Zur Steuerung und Diagnose digitaler Geräte werden zwei Hauptgruppen von Methoden verwendet: Test und Funktion. Für deren Umsetzung werden Hard- und Software eingesetzt. Bei der Teststeuerung werden spezielle Effekte (Tests) angewendet und die Reaktionen der Regelstrecke (Gerät, Knoten) zu einem Zeitpunkt aufgezeichnet und analysiert, wenn sie in der Regel nicht bestimmungsgemäß arbeitet. Daraus ergibt sich der Umfang dieser Art der Kontrolle: im Prozess der Anlagenerrichtung, während des Reglements, zur eigenständigen Prüfung von Anlagen vor Aufnahme des Normalbetriebs.

Die Funktionskontrolle dient der Überwachung und Diagnose des Systems während seines Betriebs. Sind jedoch die Mittel zur Funktionskontrolle im System vorhanden, so werden diese in der Regel auch in der Teststeuerung eingesetzt. Funktionale Kontrollmittel bieten:

Erkennung einer Fehlfunktion im Moment ihrer ersten Manifestation an einem Kontrollpunkt, was besonders wichtig ist, wenn die Aktion der Fehlfunktion schnell blockiert werden muss;

Ausgabe von Informationen, die erforderlich sind, um den Betrieb des Systems bei Vorliegen einer Störung zu kontrollieren, insbesondere um die Struktur des Systems zu ändern (neu zu konfigurieren);

Reduzierte Fehlerbehebungszeit.

Verwenden Hardware Funktionssteuerung, redundante Ausrüstung wird in die Struktur eines Knotens oder Geräts eingeführt, das gleichzeitig mit der Hauptausrüstung funktioniert. Signale, die während des Betriebs der Haupt- und Steuerausrüstung entstehen, werden nach bestimmten Gesetzen verglichen. Als Ergebnis eines solchen Vergleichs werden Informationen über die korrekte Funktion des kontrollierten Knotens (Geräts) generiert, wobei im einfachsten Fall eine Kopie des überprüften Knotens (die sogenannte strukturelle Redundanz) auch als redundante Ausrüstung verwendet wird als einfachstes Kontrollverhältnis in Form eines Vergleichs zweier identischer Codesätze. Im allgemeinen Fall werden einfachere Steuervorrichtungen verwendet, aber Verfahren zum Erhalten von Steuerverhältnissen werden komplizierter.

Um die Funktion der Haupt- und Steuergeräte zu steuern, werden Vergleichsmethoden verwendet: Eingangs- und Ausgangswörter, interne Zustände und Übergänge.

Das erste Verfahren entspricht der Vervielfältigung, Majorisierung sowie der Kontrolle durch verbotene Codekombinationen. Es enthält auch Verfahren zur redundanten Codierung. Die redundante Codierung basiert auf der Einführung zusätzlicher Symbole in die eingegebenen, verarbeiteten und ausgegebenen Informationen, die zusammen mit den Hauptcodes Codes bilden, die Eigenschaften zur Fehlererkennung (Korrektur) haben. Die zweite Methode wird hauptsächlich zur Steuerung digitaler Steuergeräte verwendet.

Zur Steuerung haben sich die folgenden Arten von Codes verbreitet: ein Code mit einer Paritätsprüfung, ein Hamming-Code, iterative Codes, Gleichgewichtscodes, Codes in Residuen und zyklische Codes.

Code mit Paritätsprüfung (ungerade). wird gebildet, indem zu der Gruppe von Informationsbits, die ein einfacher (nicht redundanter) Code sind, ein redundantes (Steuer-)Bit hinzugefügt wird. Bei Verwendung der Parität ist die Paritätsprüfziffer "0", wenn die Anzahl der Einsen im Code gerade ist, und "1", wenn die Anzahl der Einsen ungerade ist. Bei der Übermittlung, Speicherung und Verarbeitung wird künftig das Wort mit seiner Kategorie übermittelt. Erkennt die Empfangseinrichtung bei der Informationsübertragung, dass der Wert der Prüfziffer nicht der Parität der Summe der Worteinheiten entspricht, so wird dies als Zeichen eines Fehlers gewertet. Bei ungerader Parität wird der vollständige Informationsverlust kontrolliert, da das aus Nullen bestehende Codewort verboten ist. Der paritätsgeprüfte Code hat wenig Redundanz und erfordert nicht viel Hardware, um die Paritätsprüfung zu implementieren. Dieser Code wird zur Steuerung verwendet: Übertragung / Information zwischen Registern, Einlesen von Informationen Arbeitsspeicher, Austausch zwischen Geräten.

Iterative Codes werden verwendet, um die Übertragung von Codefeldern zwischen einem externen Speicher und einem Prozessor, zwischen zwei Prozessoren und in anderen Fällen zu steuern. Ein iterativer Code wird durch Hinzufügen zusätzlicher Paritätsbits zu jeder Reihe zu jeder Spalte des übertragenen Arrays von Wörtern (zweidimensionaler Code) gebildet. Zusätzlich kann die Parität auch durch die diagonalen Elemente des Wortarrays bestimmt werden (mehrdimensionaler Code). Die Erkennbarkeit des Codes hängt von der Anzahl der zusätzlichen Steuerzeichen ab. Es ermöglicht Ihnen, mehrere Fehler zu erkennen und ist einfach zu implementieren.

Korrelat Codes sind durch die Einführung zusätzlicher Zeichen für jedes Bit des Informationsteils des Wortes gekennzeichnet. Wenn in irgendeinem Bit des Wortes 0 steht, dann wird es im Korrelationscode als "01" geschrieben, wenn 1, dann das Symbol "10". Ein Zeichen für eine Codeverzerrung ist das Erscheinen der Zeichen "00" und "11".

Einfacher Wiederholungscode(Koinzidenzkontrolle) basiert auf der Wiederholung der ursprünglichen Codekombination, die Dekodierung erfolgt durch Vergleich des ersten (Information) und zweiten (Test) Teils des Codes. Wenn diese Teile nicht übereinstimmen, wird die akzeptierte Kombination als fehlerhaft angesehen.

Gleichgewichtscodes werden verwendet, um Datenübertragungen zwischen Geräten sowie bei der Übertragung von Daten über Kommunikationskanäle zu steuern. Ein Gleichgewichtscode ist ein Code mit einer festen Anzahl von Einheiten (Gewicht ist die Anzahl der Einheiten im Code). Ein Beispiel für einen Gleichgewichtscode ist der Code „2“ aus „5“, aus „8“. Es gibt unendlich viele Gleichgewichtscodes.

Kontrolle über verbotene Kombinationen, Mikroprozessorgeräte verwenden spezielle Schaltungen, die das Auftreten verbotener Kombinationen erkennen, z. B. Zugriff auf eine nicht vorhandene Adresse, Zugriff auf ein nicht vorhandenes Gerät, falsche Adressauswahl.

Hamming-Korrekturcode ist so aufgebaut, dass zu den verfügbaren Informationsbits des Wortes eine bestimmte Zahl addiert wird D Prüfbits, die vor der Übertragung von Informationen gebildet werden, indem die Parität der Summen von Einheiten für bestimmte Gruppen von Informationsbits berechnet wird. Die empfangsseitige Steuereinrichtung bildet aus den empfangenen Informationen und Steuerbits durch ähnliche Paritätsberechnungen die Fehleradresse, das fehlerhafte Bit wird automatisch korrigiert.

Zyklische Codes verwendet bei der seriellen Übertragung von binären Zeichen, die ein Wort bilden. Ein typisches Beispiel für solche Mittel ist ein Kommunikationskanal, über den diskrete Daten übertragen werden. Die Besonderheit von zyklischen Codes, die ihren Namen bestimmen, besteht darin, dass, wenn eine N-stellige Codekombination zu einem bestimmten Code gehört, auch die durch zyklische Permutation von Zeichen erhaltene Kombination zu diesem Code gehört. Das Hauptelement der Codier- und Decodierausrüstung bei der Arbeit mit solchen Codes ist ein Schieberegister mit Rückkopplung, das die erforderlichen zyklischen Eigenschaften aufweist. Der zyklische Code einer N-stelligen Zahl besteht wie jeder systematische Code aus Informations- und Steuerzeichen, wobei letztere immer die niederwertigsten Stellen belegen. Da die serielle Übertragung ab der höchstwertigen Ziffer erfolgt, werden die Steuerzeichen am Ende des Codes übertragen.

Software Funktionskontrollen werden eingesetzt, um die Betriebssicherheit einzelner Geräte, Systeme und Netzwerke zu verbessern, falls die Wirksamkeit der Hardwarefehlererkennung nicht ausreicht. Softwaremethoden der Funktionsdiagnostik basieren auf der Herstellung bestimmter Beziehungen zwischen den am Arbeitsablauf beteiligten Objekten, um eine Fehlererkennung zu gewährleisten. Als Objekte können einzelne Befehle, Algorithmen, Programmmodule, Softwarekomplexe (Funktion und Dienst) fungieren.

Steuerverhältnisse werden auf System-, Algorithmus-, Software- und Mikroprogrammebene eingestellt.

Die Bildung von Kontrollzuständen basiert auf zwei Prinzipien:

Softwareimplementierung verschiedener Ebenen von funktionsdiagnostischen Methoden auf der Grundlage der Codierungstheorie, d.h. Informationsredundanz wird verwendet;

Zusammenstellung von Sonderverhältnissen für unterschiedliche Regeln basierend auf der Nutzung zeitlicher Redundanz (Doppel- und Mehrfachzählung, Vergleich mit vorberechneten Grenzen, Algorithmus-Truncation etc.) durch Transformation des Rechenverfahrens.

Beide Prinzipien werden verwendet, um alle grundlegenden Operationen zu diagnostizieren, die von Prozessormitteln ausgeführt werden - Eingabe-Ausgabe-Operationen, Speicherung und Übertragung von Informationen, logisch und arithmetisch.

Würde Software-Tools Funktionskontrolle ist die Flexibilität und die Fähigkeit, beliebige Kombinationen zur schnellen Erkennung von Fehlern zu verwenden. Sie spielen eine wichtige Rolle, um die erforderliche Zuverlässigkeit der Informationsverarbeitung zu gewährleisten. Für ihre Implementierung erfordern sie zusätzliche Kosten für Rechenzeit und Speicherplatz, zusätzliche Programmieroperationen und die Aufbereitung von Steuerdaten.

Kontrolle durch Doppel- oder Mehrfachzählung besteht darin, dass die Lösung des gesamten Problems als Ganzes oder seiner einzelnen Teile zwei- oder mehrmals durchgeführt wird. Die Ergebnisse werden verglichen und ihre Übereinstimmung gilt als Zeichen der Treue. Es werden auch komplexere Vergleichsregeln verwendet, zum Beispiel Majorisierte, wenn wir das Ergebnis, das einer größeren Anzahl von richtigen Ergebnissen entspricht, als das richtige nehmen.

Die Implementierung der doppelten oder mehrfachen Zählung besteht darin, die Kontrollpunkte zu bestimmen, an denen der Vergleich stattfinden wird, und spezielle Speichermengen zuzuweisen, um die Ergebnisse von Zwischen- und Endberechnungen zu speichern, Befehle zum Vergleichen und bedingtes Springen anzuwenden, um die Berechnung fortzusetzen (falls die Ergebnisse übereinstimmen) oder zur nächsten Wiederholung (wenn die Ergebnisse nicht übereinstimmen.).

Steuerung nach der Methode des abgeschnittenen Algorithmus, Basierend auf der Analyse der vom Prozessor ausgeführten Algorithmen wird der sogenannte verkürzte Algorithmus konstruiert. Das Problem wird sowohl durch den vollständigen Algorithmus gelöst, der die erforderliche Genauigkeit bietet, als auch durch den verkürzten Algorithmus, der es ermöglicht, schnell eine Lösung zu erhalten, wenn auch mit geringerer Genauigkeit. Dann werden die genauen und ungefähren Ergebnisse verglichen. Ein Beispiel für einen abgeschnittenen Algorithmus ist die Änderung des Lösungsschritts (Erhöhung) beim Lösen von Differentialgleichungen.

Substitutionsmethode. Beim Lösen von Gleichungssystemen, einschließlich nichtlinearer und transzendentaler, ist eine Substitution der gefundenen Werte in die Ausgangsgleichungen vorgesehen. Danach werden der rechte und der linke Teil der Gleichung verglichen, um die Residuen zu bestimmen. Wenn die Residuen die angegebenen Grenzen nicht überschreiten, gilt die Lösung als korrekt. Die Zeit, die für eine solche Kontrolle aufgewendet wird, ist immer geringer als bei Neuentscheidung. Außerdem erkennen Sie auf diese Weise nicht nur zufällige, sondern auch systematische Fehler, die durch Doppelzählungen oft übersehen werden.

Testmethode einschränken oder die "Forks"-Methode. Bei den meisten Problemen ist es möglich, im Voraus die Grenzen („Fork“) zu finden, in denen einige der erforderlichen Mengen liegen müssen. Dies kann beispielsweise auf Basis einer näherungsweisen Analyse der durch diesen Algorithmus beschriebenen Prozesse erfolgen. Das Programm sieht an bestimmten Stellen vor, an denen die Prüfung auf das Auffinden von Variablen innerhalb der vorgegebenen Grenzen durchgeführt wird. Diese Methode kann grobe Fehler erkennen, die eine Weiterarbeit sinnlos machen.

Validierung mit zusätzlichen Links. In einigen Fällen ist es möglich, zusätzliche Beziehungen zwischen den gesuchten Werten zur Steuerung zu verwenden. Ein typisches Beispiel für solche Zusammenhänge sind die bekannten trigonometrischen Beziehungen. Es ist möglich, Korrelationen für die Aufgaben der Verarbeitung von Zufallsprozessen, der statischen Verarbeitung, zu verwenden. Eine Variation dieses Ansatzes sind die sogenannten Bilanzmethoden, deren Kern darin besteht, dass einzelne Datengruppen bestimmte Verhältnisse erfüllen. Mit der Methode können Sie Fehler erkennen, die durch Ausfälle verursacht wurden.

Methode redundanter Variablen besteht in der Einführung zusätzlicher Variablen, die entweder durch bekannte Beziehungen mit den Hauptvariablen verbunden sind, oder die Werte dieser Variablen unter bestimmten Bedingungen im Voraus bekannt sind.

Countdown-Steuerung, gleichzeitig werden gemäß dem erhaltenen Ergebnis (Funktionswerte) die Anfangsdaten (Argumente) gefunden und mit den anfangs spezifizierten Anfangsdaten verglichen. Wenn sie (mit einer bestimmten Genauigkeit) übereinstimmen, wird das Ergebnis als richtig betrachtet. Umkehrfunktionen werden oft zum Rückwärtszählen verwendet. Die Anwendung dieses Verfahrens ist in Fällen sinnvoll, in denen die Implementierung von Umkehrfunktionen eine geringe Anzahl von Befehlen, Rechenzeit und Speicherkosten erfordert.

Prüfsummenmethode. Separaten Arrays von Codewörtern (Programme, Anfangsdaten usw.) werden redundante Steuerwörter zugeordnet, die vorab durch Aufsummieren aller Wörter dieses Arrays erhalten werden. Zur Durchführung der Steuerung wird die Summation aller Wörter des Arrays und ein bitweiser Vergleich mit dem Referenzwort durchgeführt. Wenn beispielsweise Daten über einen Kommunikationskanal übertragen werden, werden alle codierten Wörter, Zahlen und Symbole der übertragenen Gruppe von Datensätzen am Eingang summiert, um Prüfsummen zu erhalten. Die Prüfsumme wird erfasst und zusammen mit den Daten übertragen.

Steuerung durch Datensatzzählmethode. Der Datensatz heißt genau gesetzt gesetzt Daten, die ein Objekt oder einen Prozess charakterisieren. Sie können die Anzahl der in einzelnen Arrays enthaltenen Datensätze vorab berechnen. Diese Nummer wird gespeichert. Während der Verarbeitung des entsprechenden Datensatzes wird die Prüfsumme regelmäßig überprüft, um verlorene oder nicht verarbeitete Daten zu erkennen.

Zeitsteuerung für die Problemlösung und die Häufigkeit der Ausgabeergebnisse, ist eines der Prinzipien zur Bestimmung der Korrektheit des Berechnungsprozesses. Eine übermäßige Verlängerung der Lösungsdauer weist auf das "Zyklieren" des Programms hin. Dem gleichen Zweck dienen die in Echtzeitsystemen verwendeten sogenannten Markerpulse (oder Zeitstempel). Markierungsimpulse werden verwendet, um zu verhindern, dass der Prozessor aufgrund eines Fehlers in der Befehlssequenz blockiert oder falsche Berechnungszyklen durchführt. Sie werden sowohl für den gesamten Algorithmus als auch für einzelne Abschnitte verwendet.

Die Implementierung dieser Methoden besteht darin, die längste Befehlsroute unter Berücksichtigung von Unterbrechungen durch andere Programme zu bestimmen. Als Teil des Prozessors wird ein Programmzeitzähler verwendet, auf dem die maximal zulässige Zeit für die Programmausführung eingestellt wird. Wenn der Zähler Null erreicht, wird ein Signal zum Überschreiten der zulässigen Steuerzeit erzeugt, das die Unterbrechung des Programms sicherstellt. Steuerung der Reihenfolge der Ausführung von Befehlen und Softwaremodule auf zwei Arten durchgeführt. Das Programm ist in Abschnitte unterteilt, und für jeden Abschnitt wird eine Faltung berechnet (durch Zählen der Anzahl der Operatoren, durch das Verfahren der Signaturanalyse, durch Verwenden von Codes). Dann wird die Spur des Programms aufgenommen und die Faltung dafür berechnet und mit der vorberechneten verglichen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass jedem Abschnitt ein bestimmtes Codewort (Standortschlüssel) zugeordnet wird. Dieser Schlüssel wird vor Beginn der Sektionsausführung in die ausgewählte RAM-Zelle geschrieben, einer der letzten Befehle der Sektion prüft das Vorhandensein "ihres" Schlüssels. Wenn das Codewort nicht mit dem Abschnitt übereinstimmt, liegt ein Fehler vor. Die Knoten von Verzweigungsprogrammen werden durch wiederholtes Zählen verifiziert, und die Auswahl nur einer Verzweigung wird mit Schlüsseln überprüft. Die Kontrolle der zyklischen Abschnitte des Programms besteht in der Überprüfung der Anzahl der Wiederholungen des Zyklus aufgrund der Organisation eines zusätzlichen Programmzählers.

Bei Testkontrolle Die Überprüfung von Knoten, Geräten und dem gesamten System erfolgt mit Hilfe spezieller Geräte - Generatoren von Testeffekten und Analysatoren von Ausgangsreaktionen. Der Bedarf an zusätzlichem Geräte- und Zeitaufwand (die Unmöglichkeit eines regulären (Funktionierens während des Tests) schränkt den Einsatz von Testmethoden ein.

Testen mit einem regulären Programm, enthält das Funktionsdiagramm der Organisation solcher Tests einen Testgenerator, der eine Reihe vorgefertigter statistischer Tests und einen Analysator enthält, der nach dem Prinzip des Vergleichs der Ausgangsreaktion mit der Referenzreaktion arbeitet, die ebenfalls im Voraus durch spezielle Testvorbereitungswerkzeuge erhalten wurde .

Bei probabilistisches Testen als Testgenerator wird ein Generator von Pseudozufallseffekten verwendet, der beispielsweise durch ein Schieberegister mit implementiert wird Rückmeldung. Der Analysator verarbeitet die Ausgangsreaktionen nach bestimmten Regeln (bestimmt die mathematische Bildung der Anzahl der Signale) und vergleicht die erhaltenen Werte mit den Referenzwerten. Referenzwerte werden auf einem zuvor debuggten und getesteten Gerät berechnet bzw. bezogen.

Kontakt testen(Vergleich mit dem Standard) liegt darin, dass die Stimulationsmethode beliebig sein kann (Software, vom Generator der Pseudozufallseffekte) und die Referenzreaktionen beim Testen mit einem Dupliziergerät (Standard) gebildet werden. Der Analysator vergleicht die Ausgangs- und Referenzantworten.

Syndromtest(Methode zum Zählen der Anzahl der Umschaltungen). Die Funktionsschaltung enthält einen Testgenerator, der am Eingang der Schaltung eine Zählung von 2N Sätzen erzeugt, und am Ausgang gibt es einen Zähler, der die Anzahl der Umschaltungen zählt, wenn die Anzahl der Umschaltungen dann nicht gleich dem Referenzwert ist die Schaltung gilt als fehlerhaft.

Bei Signaturprüfung Für ein festes Zeitintervall erhaltene Ausgangsreaktionen werden in einem Schieberegister mit Rückkopplung verarbeitet - einem Signaturanalysator, mit dem Sie lange Sequenzen in kurze Codes (Signaturen) komprimieren können. Die auf diese Weise erhaltenen Signaturen werden mit den Referenzsignaturen verglichen, die durch Berechnung oder auf einem vorgetesteten Gerät erhalten werden. Die Stimulation des Kontrollobjekts wird unter Verwendung eines Generators von Pseudozufallseffekten durchgeführt.

Abschließend ist festzuhalten, dass es keine universelle Kontrollmethode gibt. Die Wahl der Methode sollte in Abhängigkeit vom Funktionszweck des digitalen Geräts, der strukturellen Organisation des Systems und den erforderlichen Indikatoren für Zuverlässigkeit und Zuverlässigkeit getroffen werden.

Beim Dirigieren Wartungsarbeiten oder während der Vorbereitung des CPI vor dem Flug sind die Hauptkontrollmethoden Testmethoden. Während des Fluges stehen vor allem funktionale Kontrollmethoden im Vordergrund, und Tests werden hauptsächlich durchgeführt, um auftretende Fehler zu lokalisieren.

6. VORHERSAGE DES STANDES DER MESS- UND RECHENKOMPLEXE NACH DEM EINFLUSS

ELASTISCHE EIGENSCHAFTEN AM OBJEKT DER STEUERUNG

Was ist Technische Diagnose Was beinhaltet das System technische Diagnostik Welche Überwachungs- und Diagnoseaufgaben werden in der Entwicklungsphase gelöst? Was ist ein diagnostischer Parameter Sign? Wie werden technische Diagnosesysteme nach dem Abdeckungsgrad unterteilt? Wie werden technische Diagnosesysteme nach der Art des Zusammenspiels zwischen STD und technischen Diagnosewerkzeugen unterteilt?

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Ziel. Geben Sie das Konzept der Methoden der technischen Diagnose für elektronische Systeme an.

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Entwicklung. Entwickeln Sie logisches Denken und eine naturwissenschaftliche Weltanschauung.

Lehrreich . Wecken Sie das Interesse an wissenschaftlichen Errungenschaften und Entdeckungen in der Telekommunikationsbranche.

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Analyse und Überprüfung der Hausaufgaben

Beantworten Sie die Fragen:

1. Welche Richtungen kennzeichnen die Struktur der Technischen Diagnostik? Geben Sie jedem von ihnen eine Definition.
2. Erklären Sie die DefinitionErkennung des Systemzustands",Was bestimmt die Anzahl der Diagnosen?
3. Welche Eigenschaften sollen die Parameter haben, die den Zustand des Systems beschreiben?
4. Was ist Technische Diagnostik?
5. Was ist Wartung?
6. Was versteht man unter Gerätereparatur?
7. Was Wartbarkeit?
8. Welche Arten der Reparatur digitaler Systeme werden angeboten? Geben Sie jedem von ihnen eine Definition.
9. Erklären Sie die Definition des „technischen Zustands“.
10. Welche Arten von Objektzuständen gibt es? Beschreiben Sie jeden von ihnen.
11. Begriffe erklärenKorrektes Funktionieren und falsches Funktionieren.
12. Was Technische Diagnostik?
13. Was beinhaltet esSystem der technischen Diagnostik?
14. Welche Aufgaben Steuerung und Diagnose werden in der Entwicklungsphase gelöst?
15. Was ist ein diagnostischer Parameter (Zeichen)?
16. Wie sind die Systeme der Technischen Diagnostik nach Abdeckungsgrad aufgeteilt?
17. Wie werden technische Diagnosesysteme nach der Art der Interaktion von STD mit technischen Diagnosewerkzeugen (SrTD) unterteilt?

Vorlesungsplan

METHODEN DER STEUERUNG UND DIAGNOSE VON DIGITALEN SYSTEMEN

1.1 Merkmale moderner digitaler Systeme als Kontroll- und Diagnoseobjekt

1.2 Analyse von Fehlermodellen digitaler Geräte

1.3 Arten und Methoden der Kontrolle und Diagnose

1.4 Eingebaute Steuerung digitaler Systeme

1.5 Merkmale moderner digitaler Systeme als Kontroll- und Diagnoseobjekt

Das Aufkommen von mikroprozessorbasierten Digitalsystemen in Kombination mit spezialisierten LSI, VLSI und IPC hat zu einem ernsthaften Problem bei der Bereitstellung eines effizienten Dienstes an ihren Einsatzorten geführt. Die meisten Spezialisten, die sich mit der Wartung komplexer digitaler Systeme befassen, haben ganz klar erkannt, dass das Problem der Überwachung und Diagnose unter Betriebsbedingungen nicht zweitrangig behandelt werden darf. Daher ist die Verbesserung der technischen und betrieblichen Eigenschaften komplexer digitaler Systeme auf Basis von LSI, VLSI und MPC untrennbar mit der Entwicklung neuer Methoden und Diagnosewerkzeuge verbunden, mit der Notwendigkeit einer umfassenden Erfassung und Analyse digitaler Platinen und ihrer Komponenten als Kontrollobjekt und Diagnostik.

Merkmale der Steuerung und Diagnose digitaler Karten mit LSI und VLSI sind durch Folgendes gekennzeichnet :

- eine breite Palette von LSI- und VLSI-Eigenschaften;

Die Anzahl der Kontrolltests, die mehrere erreichen kann tausend;

Digitale Karten mit LSI und VLSI haben ein Trunk-PrinzipOrganisation, die Datenaustausch auf 4, 8, 16 erfordert -Bit Reifen in einer Periode Taktfrequenz, und auchgleichzeitige Mehrkanalsteuerung;

- Trunk-Busse in den meisten LSI und VLSI habenbidirektionaler Betrieb, das Steuergerät muss also innerhalb einer Taktperiode von Senden auf Empfangen umschalten können;

Digitale Platinen mit LSI und VLSI können Schnittstellenschaltungen habenmehrere bidirektionale I/O-Kanäle;

Da zeitliche Merkmale eine wichtige Rolle spielen, werden die OperationenDie Steuerung sollte bei einer Frequenz nahe der Betriebsfrequenz bis 10 20 MHz erfolgen.

Mikroprozessorsysteme (MPS) haben auch eine Reihe von Merkmalen, die die Verwendung herkömmlicher Geräte nicht zulassen:

- Beschreibung von Schaltungen ist schwierig, da ihre Funktionen, in MPS implementiert Firmware im ROM gespeichert. Der Betrieb dieser Schaltungen ist in verborgenProgrammalgorithmus;

Ähnliche Schwierigkeiten ergeben sich im Zusammenhang mit der Dynamik der Arbeit M PS, in dem Impulssignale normalerweise arbeiten füreinige Mikrosekunden und verschwinden dann.

Parallelstruktur von Bussen, an denen mehrere gleichzeitig angeschlossen sindGeräte in einem ODER-Schema erschweren das Auffinden der Quelle Fehlfunktionen.

Daher müssen Sie es wissennur wo man hinschaut, sondern auch wann man hinschaut;

Somit können wir auf die allgemeinen Merkmale digitaler Karten auf Basis von LSI, VLSI und MPC hinweisen, die die Komplexität ihrer Steuerung bestimmen:

Erhöhte Komplexität des Kontrollobjekts;

Eingeschränkter Zugriff auf kontrollierte Knoten;

Reifenorganisation;

Die Notwendigkeit einer Echtzeitsteuerung;

Mikroprogrammverwaltung MP;

Unvollständige Steuerung von LSI- und VLSI-Komponenten;

- Einfluss auf die Stabilität der Funktion des MPS-Eingangs

Leitfähigkeiten von LSI, VLSI und Strukturelementen;

Der hohe Aufwand für das Erkennen und Beheben von Fehlern etc.

Auf der Grundlage des Vorstehenden kann festgestellt werden, dass es unter den Betriebsbedingungen digitaler Systeme erforderlich ist, die folgenden Probleme der Überwachung und Diagnose zu lösen:

1 . Verringerung der Kosten für Kontroll- und Diagnosearbeiten, um die Kosten für Reparatur- und Wiederherstellungsarbeiten zu minimieren.

2. Erhebung und Verarbeitung von Informationen zur Betriebssicherheitdigitale Boards und deren Komponenten, sowie temporäre undwirtschaftliche Kosten für die Fehlersuche.

Um ein automatisiertes Gerät zur Diagnose digitaler Platinen (ADDC) zu entwickeln und eine Diagnosedatenbank zu erstellen, sollte Folgendes entwickelt werden:

- Methodik zur Analyse der Reichweite und der technischen Daten bestimmter Typen von Digitalkarten als Kontroll- und Diagnoseobjekt für Werkzeuge

Diagnostik nach der Methode der Signaturanalyse;

Technik zur Analyse statistischer Daten des kontrollierten Betriebs digitaler Systeme zur Bestimmung der Zuverlässigkeitseigenschaften digitaler Platinen.

In die erste RichtungEs ist notwendig, die Reichweite und die technischen Daten von digitalen Boards und deren Komponenten zu analysieren, einschließlich:

1 . Verteilung der Anzahl der verschiedenen nach funktionalem Zweckdigitale Tafeln in einem digitalen System;

2. Die Anzahl der Arten von digitalen Boards und ihre Größen: Typen, Serien unddie Anzahl von ICs, LSI, VLSI und IPC;

3. Typen und Anzahl der Stecker, Anzahl der Steckerstifte in verschiedenen Typen digitale Tafeln;

4. Betriebsfrequenzen des Funktionierens der Knoten in den betrachteten digitalen Platinen;

5. Spannungsabstufung von Netzteilen für diverse digitalePlatinen mit IC, LSI, VLSI und IPC.

In der zweiten Richtung ist es notwendig, das bestehende Subsystem der Reparatur- und Restaurierungsarbeiten (RVR) im Zusammenhang mit digitalen Tafeln zu analysieren:

1 . Allgemeine Organisation, Methoden und Mittel der Kontrolle und Diagnose,verwendet in RVR;

2. Zeit- und Kostenaufwand für die Kontrollediagnostische Operationen für gegebene digitale Platinen und ReparaturRestaurierungsarbeiten (RVR) im Allgemeinen;

3. Analyse der Zuverlässigkeitseigenschaften von Digitalplatinen und deren Komponenten basierend auf den Ergebnissen allgemeiner Betriebserfahrungen.

Es ist notwendig zu analysieren:

A ) Ausfallrate digitaler Platinen;

b) den Anteil der Ausfälle einzelner Digitalplatinen an der Gesamtzahl der Geräteausfälle;

c) durchschnittliche Fehlerbehebungszeit;

d) MTBF und mittlere Erholungszeit von digital Bretter;

e) Einstufung der digitalen Tafeln nach dem Kriterium der Betriebsfähigkeit Zuverlässigkeit.

Somit sorgt die zu erstellende AUDC-Diagnosedatenbank für die Speicherung von:

Informationen über die Arten von ICs, LSI, VLSI und IPC und deren Referenzsignaturen, die beim Austausch und bei der Organisation der Eingangskontrolle erforderlich sind;

Informationen zu den getesteten Digitalplatinen und deren Referenzsignaturen direkt auf den Pins der Steckverbinder;

Informationen über das topologische Modell der Schaltung von digitalen Platinen;

Algorithmen zum Auffinden und Lokalisieren der Fehlerstelle in digitalen Platinen;

Informationen zu externen Docking-Parametern, die beim Einrichten und Testen der Leistung wiederhergestellter digitaler Boards erforderlich sind, und um diese Parameter auf die in den technischen Spezifikationen angegebenen Standards zu bringen.

Um die Effizienz von Überwachungs- und Diagnosewerkzeugen zu verbessern, sollte dem Benutzer des AUDC die Wahl zwischen einem der folgenden Modi geboten werden:

- Wörterbuchmodus ("Journal") von Referenzsignaturen für bestimmte Arten von digitalen Tafeln. Ein solches Wörterbuch von Referenzsignaturen digitaler Platinen ermöglicht es, den Zustand der digitalen Schaltung gemäß ihnen in einer beliebigen Reihenfolge zu steuern und nach falschen oder instabilen Signaturen zu suchen;

Fehlerrückverfolgungsmodus gemäß einem gegebenen Fehlersuchalgorithmus in einer digitalen Karte. In diesem Modus erhält der Bediener Anweisungen zur sequentiellen Steuerung einer Reihe von Punkten, was es dem Bediener ermöglicht, mit einer Sonde, ausgehend von einer fehlerhaften Signatur, die gesamte Signaturkette, die zu einem fehlerhaften Element oder Schaltungsknoten führt, mit der Genauigkeit zu bestimmen, die Signaturanalysemethoden bieten.

Gleichzeitig sollte am Ende der Kontroll- und Diagnoseverfahren eine automatische Dokumentation und Speicherung der Ergebnisse im AUDCP erfolgen:

Datum und Uhrzeit der Störung;

Die Arbeitsweise des digitalen Systems zum Zeitpunkt des Auftretens einer Störung;

Verfahren und Mittel zur Suche und Lokalisierung der Fehlerstelle;

Ausfallorte und -ursachen;

Zeitlicher Verlauf der Detektion, Suche und Lokalisierung des Fehlerortes;

Der Bediener, der das Problem diagnostiziert hat.

Der Grundzustand eines digitalen Gerätes ist gutein solcher Zustand des Geräts, in dem es alle Anforderungen der technischen Dokumentation erfüllt. IN andernfalls befindet sich das Gerät in einem der Fehlerzustände.

Wird festgestellt, dass das digitale Gerät defekt ist, dann ist die zweite Aufgabe gelöst: Es wird eine Schaltungsfehlersuche durchgeführt, deren Zweck es ist, den Ort und die Art des Fehlers zu bestimmen.

Ausfälle digitaler Geräte resultieren aus der Verwendung fehlerhafter Komponenten, Unterbrechungen oder Kurzschlüsse in Verbindungen, unsachgemäßem Schaltungsbetrieb, Konstruktions- und Herstellungsfehlern und einer Reihe anderer Faktoren.

Für eine wissenschaftlich fundierte Auswahl von Methoden und Diagnosewerkzeugen ist es notwendig, die Fehlfunktionen digitaler Geräte sorgfältig zu untersuchen und zu analysieren sowie zu bestimmen, zu welcher Klasse sie gehören. In diesem Fall wird das Diagnoseverfahren dem digitalen Gerät, für das es verwendet wird, genau in dem Maße angemessen sein, in dem das Fehlermodell angemessen zugrunde gelegt wird.

In den meisten Fällen kommen folgende Fehlerarten in Betracht:

1. Konstante Fehler: Konstante Null und Konstante Eins, was das Vorhandensein eines konstanten Pegels von logisch Null oder logisch Eins an den Ein- und Ausgängen des fehlerhaften Logikelements bedeutet.

3. Fehler vom Typ "Kurzschluss" (Brückenfehler) treten auf, wenn die Ein- und Ausgänge von Logikelementen kurzgeschlossen sind, und werden in zwei Arten unterteilt: Fehler, die durch einen Kurzschluss der Eingänge des Logikelements verursacht werden, und Fehler vom Feedback-Typ.

4. Inverse Fehler beschreiben physikalische Defekte in digitalen Schaltungen, die zum Auftreten eines fiktiven Inverters am Eingang oder Ausgang eines in dieser Schaltung enthaltenen Logikelements führen.

5. Verschränkungsfehler sind die Verschränkung digitaler Schaltungsverbindungen und werden durch Fehler verursacht, die während des Entwurfs und der Herstellung digitaler Schaltungen auftreten, die die von der Schaltung ausgeführten Funktionen ändern.

Abbildung 1. zeigt den Lebenszyklus digitaler Systeme im Zeitraum, deren technischen Betrieb, der charakterisiert werden kann durch - Ausfallrate:

Abb.1. Drei Phasen des technischen Betriebs digitaler Systeme

Auf der Kurve lassen sich drei charakteristische Bereiche unterscheiden:

I. vorbetriebliche Schulung und Prüfung.

II. normale Operation.

III. Alterung, Verschleiß und Entsorgung.

Während der ersten Phase der Vorbetriebstests werden die meisten Produktionsmängel und Fehlfunktionen aufgedeckt. Sie machen bis zu 70 80 % der Systemausfälle insgesamt aus.

In der zweiten Periode durchläuft das System den normalen Betrieb, sodass Ausfälle und Fehlfunktionen mit minimaler Intensität beobachtet werden - .

In der dritten Periode steigt sie aufgrund von Abbauprozessen stark an und das System muss umfassend repariert oder entsorgt werden.

Die Art und Art der Ausfälle in diesen drei Perioden des technischen Betriebs der Systeme sind hauptsächlich unterschiedlicher Art: Wenn in der ersten Periode Produktionsfehler vorherrschen, kommt es in der dritten zu einer starken Abweichung der Zahlenwerte der Hauptparameter der Elemente, aufgrund von Abbauprozessen und bis zu einem gewissen Grad durch die Methode der Anpassungen und Anpassungen eliminiert. Eine Analyse der Ursachen und Arten von Fehlern in unterschiedlichen Zeiträumen ermöglicht es Ihnen, aktiv in den Produktionsprozess einzugreifen und Fehler durch den Einfluss des menschlichen Faktors zu minimieren (Fachpersonal schulen, mit fortschrittlichen Kontroll- und Messmitteln ausstatten usw.) .

Es ist bekannt, dass die primäre Quelle von Verletzungen des normalen BetriebsGegenstand oder die Verschlechterung einer seiner Eigenschaften sindphysikalische Defekte der Komponenten seiner Elemente sowie die Verbindungen zwischen ihnenihnen. Eine Fehlfunktion als physikalisches Phänomen wird als Defekt bezeichnet, und der Begriff "Fehlfunktion" wird entweder als Bezeichnung für ein Defektmodell oder im Sinne eines fehlerhaften Zustands eines Objekts verwendet.oder seine Bestandteile.

Unter einem Defekt wird somit ein physikalisches Phänomen in den Bauteilen des Gerätes verstanden, das den Übergang verursacht hatin eine Teilmenge fehlerhafter Zustände. Und eine Fehlfunktion ist eine formalisierte Darstellung der Tatsache der Manifestation eines Fehlers in Form von falschen Signalwerten an den Ein- und Ausgängen des Objekts. Begriff„Defekt“ ist mit dem Begriff „Fehlfunktion“ verwandt, ist aber nicht dessendas heißt auch eine Fehlfunktion ist ein bestimmter ZustandObjekt, bei dem es einen oder mehrere Mängel aufweisen kann.Je nach Aufbau des Gerätes kann ein Defekt vorliegen oder auch nichtzu einem Fehler an den externen Ausgängen des Objekts führen, und ein Fehler sind die falschen Werte der Signale an den externen Ausgängen des Objekts, verursacht durch Fehlfunktionen.

Die Ausfallrate einzelner Elemente digitaler Systeme hat folgende Grenzen:

Ausfallrate - 10-6

IST. 0,1 · 10 -6

Diode (0,2 0,5) 10-6

Zentralprozessor 152 10-6

Transistor (0,05 0,30) 10-6

Widerstand (0,01 0,1) 10-6

Drucker 420 10-6

Löten 0,0001 10 -6

Arbeitsspeicher 300 10 -6

NMD 250 10 -6

NML 350 10 -6

Anschlüsse (2,0 3,5) 10-6

Je nach Komplexität und Aufwand der Fehlerlokalisierung variiert der Zeitpunkt ihrer Entdeckung stark.

Das Vorhandensein von Defekten erhöht die Produktionskosten erheblich und verschlechtert die Qualität und Zuverlässigkeit der Schaltung.

Die Verteilung der Mängel in den verschiedenen Phasen des technologischen Prozesses ist wie folgt:

1. Eingangskontrolle von Produkten 1,9 ÷ 3,2 % .

2. Pflückung 0,9 ÷ 1,2 % .

3. Vorbereitung und Formung der Elemente 0,8 ÷ 1,0 % .

4. Montage 3 ÷ 4 %.

5. Löten 5 ÷ 6 %.

6. Zwischenbetriebliche Warenbewegungen 0,4 ÷ 0,6 %.

Im Allgemeinen enthalten bis zu 20 % der Leiterplattenbaugruppen bestimmte Fehler, die identifiziert und korrigiert werden müssen.

Tests zeigen, dass:

Kurzschlüsse von Leiterbahnen 34 %;

Leiterbahnbrüche 27 %;

Falsche Ausrichtung 15 %;

Verpasst und falsch eingebaute Elemente 17 %;

Fehlerhafte Artikel 5 % und sonstige Mängel 2 %.

Ähnliche Daten zur englischen Technologie zeigen, dass:

Der Fluss an guten Leiterplattenbaugruppen beträgt 67 % und 33 % sind fehlerhaft.

Die Arten von Mängeln sind wie folgt:

Kurzschlüsse 50 %;

fehlende Elemente 20 % und falsch installierte Elemente 10 %;

Fehler aktiv 10 % und passiv 10 %.

Arten von Defekten integrierter Schaltungen sind wie folgt:

Oberflächenfehler von IS 38,9 %;

Gehäusefehler 26 %;

Terminaldefekte 10,3 %;

Verbindungsfehler 5,2 %;

Metallisierungsfehler 6,6 %;

Volumenfehler in - 6,6%;

Oxidfehler 6,4 %.

Als Folge des Auftretens eines Defekts werden Ausfälle oder Ausfälle beobachtet.

System-(Geräte-)Ausfall ist ein vollständiger oder teilweiser Verlust der Funktionsfähigkeit des Systems (Gerät), für dessen Wiederherstellung eine Reparatur (Austausch) des fehlerhaften Elements, Blocks oder Geräts erforderlich ist.

Somit kann ein komplexes System eine Vielzahl von Zuständen aufweisen, die bedingt in funktionsfähige und fehlerhafte Zustände unterteilt werden.

Jeder Zustand des Systems wird üblicherweise durch probabilistische Parameter festgelegt oder es werden mathematische Modelle unterschiedlicher Komplexität entwickelt, deren Grad der Angemessenheit echter Prozess manchmal ist es unmöglich, durch beliebige Messungen festzustellen. In einem nicht funktionsfähigen Zustand gehen einige Funktionsparameter des Systems über den normalen Bereich hinaus. Daher werden mit Hilfe der technischen Diagnose Informationen über den technischen Zustand der Anlage gewonnen (Abb. 2 ), um diesen Zustand zu verwalten und das System wieder in einen fehlerfreien Zustand zu versetzen.

Das Diagramm des technischen Zustands des Systems ist wie folgt.

Reis. 2 . Grafik des technischen Zustands des Systems

Die Hauptaufgaben des technischen Betriebs des Systems sind daher: das Auftreten von Störungen verhindern, das System bei Störungen wiederherstellen, den Zustand des Systems beurteilen, den Bereitschaftszustand des Systems verlängern, rechtzeitige Wartung usw.

Die Wahrscheinlichkeit, dass sich das System in einem funktionierenden Zustand befindet, wird durch den Koeffizienten ausgedrückt:

(1)

Wo mittlere Zeit zwischen Ausfällen;

Durchschnittliche Erholungszeit;

durchschnittliche Wartungszeit.

Die optimale Häufigkeit von Wartungsarbeiten hängt von der Verfügbarkeit einer ausreichenden Anzahl erfahrener Spezialisten (deren Durchführung von Wartungsarbeiten), von der Zuverlässigkeit der Funktion der Hauptelemente der Systeme, von der Wiederherstellungszeit usw. ab. Bei der Durchführung von Wartungsarbeiten Arbeit (Anpassungen, Messungen vieler Systemparameter usw.) ) manuelle Arbeit überwiegt und daher kann das Personal als Folge von Fehlhandlungen bestimmte Arten von Fehlfunktionen und Ausfällen in bestehende Systeme einbringen.

Es gibt verschiedene mathematische Schadensmodelle, die diesen Vorgang mit unterschiedlicher Genauigkeit beschreiben.

Angesichts der Seltenheit des Auftretens von Ereignissen in Form von Ausfällen wird ein gewöhnlicher Ablauf von Ausfällen in der Zeit ohne Nachwirkung durch das Poisson-Gesetz beschrieben:

(2)

Wo ist die Anzahl der auftretenden Ausfälle über einen bestimmten Zeitraum mit Intensität – z.

Die Wahrscheinlichkeit, dass kein Ausfall rechtzeitig eintritt, ist:

(3)

Die Betriebszeit bei plötzlichen Ausfällen von Elementen verteilt sich nach einem Exponentialgesetz mit einer Wahrscheinlichkeitsdichte

wo ist die Intensität plötzlicher Ausfälle.

Verteilungen der Betriebszeit für allmähliche Ausfälle:

(4)

Wo mittlere Betriebszeit.

Verteilung der Betriebszeit für zwei Systemtypen:

(5)

Wo und sind Normalisierungskoeffizienten.

Die Betriebszeit für einige Elemente gehorcht dem Weibull-Verteilungsgesetz:

(6)

Wo und Verteilungsparameter.

Für das Exponentialgesetz der Betriebszeit ist die mittlere Betriebszeit:

(7)

Mittlere Erholungszeit für Exponentialgesetz:

, (8)

Wo ist die Intensität der Systemwiederherstellung.

Treten gemäß den Anforderungen der Stationarität zufälliger Prozesse Ausfälle auf, so können diese Modelle in einem bestimmten Betriebszustand stattfinden.

Bei Mehrfachausfällen oder deren Gruppierung kann man den zeitlichen Ablauf von Ausfallpaketen (Fehler, Ausfälle) betrachten, die ebenfalls einen stationären Prozess bilden.

1.3. Arten und Methoden der Kontrolle und Diagnose

Praktische Umsetzung der Upgrade-PfadeTestbarkeit bestehender und zukünftiger digitaler Systemein erster Linie mit der Verbesserung sowohl traditioneller,und die Entwicklung qualitativ neuer Methoden und Werkzeuge zur Bewertung des technischen Zustands digitaler Geräte. Im AllgemeinenIm Betriebsprozess sind digitale Systeme die Quelle verschiedener Prozesse:elektrisch, thermisch, elektromagnetisch usw., die Träger sein könnenwesentliche diagnostische Informationen über den technischen Zustand.In Betracht ziehen bestehende Methoden Kontrolle und Diagnose.

Alle elektrischen Steuerungsmethoden können in drei unterteilt werdenHauptgruppen:

• parametrisch,
• funktionell
• prüfen

Parametrische Steuerungschließt die traditionelle Methode der Parametermessung ein Gleichstrom und Zeitparameter: Spannungen,Ströme, Widerstände, Frequenz, Einschaltdauer, Fronten, Pulsdauer,Signallaufzeit, Anstiegszeit,Rezessionsdauer usw.

Außerdem werden Leckströme parametrischen Messungen unterzogen.Eingangskontakte, gegenseitige Leitfähigkeiten der Ausgänge von Mikroschaltungen, Verstärkungsfaktoren und in einigen Fällen die Parameter des Eingangs und AusgangsSignale, die im Prozess des Vereinfachens des Tests von logischen Knoten empfangen werden.

Die parametrische Steuerung elektronischer Komponenten wird verwendet, wennÜberprüfung der korrekten Installation der Elemente auf den Platten, Lokalisierungfehlerhafte Elemente, Kontrolle der Eingangs- und Ausgangsplatinen im ZustandProduktion und Betrieb. Es gibt drei Hauptmethoden der parametrischen Steuerung von Elementen,auf der Platine installiert: die Methode der Funktionstests, die Methode der Zweipoltechnik, die Methode der Potentialtrennung. Die Analyse zeigt, dass die Verwendung der ersten und zweiten Methode mit dem Auslöten elektronischer Elemente von Schaltkreisen verbunden ist, Was wiederum eine Fehlerquelle im elektronischen Knoten werden kann. Gegenwärtig hat sich die dritte parametrische Methode des Messens ohne Unterbrechung der Verbindungen zwischen den Elementen verbreitet..

Im Gegensatz zur parametrischen Steuerungdie Aufgabe der Funktionskontrolle beinhaltet: Funktionsprüfung, Fehlersuche,Fehlerlokalisierung. Funktionale Steuerungsmethoden unterscheiden sich in vier Hauptmerkmalen: der Methode zur Generierung von InputEinflüsse, die Methode zur Generierung von Output-Reaktionen, die VergleichsmethodeAusgangsreaktionen des zu testenden Systems mit wahren,Analysemethode uDiagnose. Letzteres umfasst vier bekannte Wege: Substitution, logische Analyse,Signaturanalyse und automatische Diagnose. Je nachdem in welcher ZeitskalaFunktionskontrolle durchgeführt wird, unterscheiden Sie zwischen statisch und dynamisch. Es erfolgt eine statische Funktionskontrolle beiniedrige Geschwindigkeit des Prozesses und dynamisch - wird in Echtzeit mit einer Geschwindigkeit nahe dem Maximum durchgeführt. Dementsprechend erkennt die statische Steuerungrelativ einfache Fehler, und die dynamische Überwachung ermöglicht es Ihnen, komplexe dynamische Fehler zu identifizieren.

Im Gegensatz zur Funktionssteuerung, bei der nur Betriebseinflüsse genutzt werden,Teststeuerung ist andersdie Möglichkeit, spezielle Testaktionen auf den gesteuerten Stromkreis anzuwenden. Bei der Anwendung des Testverfahrens stellt sich das Problem der SyntheseÜberwachungs- und Diagnosetests für eine bestimmte Fehlerklasse: Dauerfehler, Kurzschlüsse, UnterbrechungenElementfehler usw. Von den in Prüfverfahren am häufigsten verwendeten Einschränkungen der Fehlerart kann man auf den Fehler „identisch“ verweisen 0 " und "identisch 1". Als Prüfverfahrenunter Berücksichtigung und Nichtberücksichtigung der Logik des Schemas verwendet werden:Wahrheitstabellenmethode, Boolesche Differenzierungsmethode, Algorithmus Armstrong Methode der X-Würfel und Methode der D-Würfel.

Die ersten drei Methodenwerden verwendet, um Einzelfehler vom Typ "identisch" zu erkennen 0 " und "gleiche 1" in Kombinationsschaltungen, sowie zpartielle Lokalisierung von Fehlern.

Versuchsaufbauten:

A) Die Schnittpunktmethode ist anwendbar für Objekte mit Einzelfehlern und mit genug eine große Anzahl austauschbare Elemente (bis zu 150 oder mehr und bis zu 400 oder mehr Verbindungen zwischen ihnen). Das Verfahren kann verwendet werden, um Diagnosewerkzeuge für kombinatorische Schaltungen mit Speicher zu bauen;

b) das Wahrheitstabellenverfahren kann erfolgreich auf eine Klasse von kombinatorischen Schaltungen angewendet werden, die nicht zu groß sind (8÷10 Eingänge und 4–5 Ausgänge) und eine Anzahl von spezifischen Fehlern aufweisen, die mehrere Hundert für die Erkennung nicht überschreiten und nicht mehr als a Hundert für die Fehlerlokalisierung;

c) das boolsche Differentiationsverfahren zum Testen von Schaltnetzen verwendet wird, die Fehler vom Typ "identische 0" oder "identische 1" enthalten;

d) Der Algorithmus von Armstrong wird verwendet, um einzelne Fehler der Typen "identische 0" und "identische 1" in kombinatorischen Schaltungen zu erkennen. Darüber hinaus eignet sich dieses Verfahren auch zur partiellen Lokalisierung von Fehlern;

e) das X-Cube-Verfahren kann verwendet werden, um Fehler sowohl in kombinatorischen als auch in Rückkopplungskreisen zu erkennen;

f) Das D-Würfel-Verfahren wird sowohl für die Überprüfung von Fehlern der Typen "identische 0" und "identische 1" als auch für andere Fehler verwendet.

Alle betrachteten Kontroll- und Diagnosemethoden unterscheiden sich stark voneinander in Bezug auf Informationsgehalt, Vollständigkeit, Tiefe, Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit der Kontrolle und die Komplexität der Diagnostik, Anforderungen an die Qualifikation von Spezialisten. Es sei darauf hingewiesen, dass die Implementierung der informativsten und produktivsten Methoden mit der Erstellung komplexer Überwachungs- und Diagnosewerkzeuge verbunden ist.

1.4. Eingebaute Steuerung digitaler Systeme

Ein objektiver Trend in der Entwicklung moderner digitaler Systeme ist die Erweiterung des Aufgabenspektrums bei gleichzeitig steigenden Anforderungen an die betriebliche Effizienz.Eine starke Zunahme der Anzahl von Elementen in einem Gerät, die Kompliziertheit von Schaltungslösungen und funktionalen Verbindungen digitaler Systeme führt zu erheblichen Schwierigkeiten bei der Beurteilung ihres technischen Zustands., Erkennen von Fehlern und Erkennen ihrer Ursachen unter Betriebsbedingungen. Als Ergebnis steigen die mit Wartung und Reparatur verbundenen Betriebskosten.Ö m von digitalen Systemen.

Derzeit der technologische Prozess Wartung und Reparatur digitaler Systeme entspricht nicht vollständig den modernen Anforderungen an deren Betrieb. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass digitale Systeme nicht immer mit speziellen technischen Mitteln ausgestattet sind, um technologische Operationen für Wartung und laufende Reparaturen durchzuführen.

Darüber hinaus enthält die während der Wartung verwendete betriebliche und technische Dokumentation keine Empfehlungen zur Durchführung technologischer Operationen für laufende Reparaturen und zur Diagnose ausgefallener Funktionseinheiten (Platinen) eines digitalen Systems, und das Wartungspersonal verfügt nicht über ausreichende Kenntnisse, Erfahrungen und Fähigkeiten in der Betrieb moderner digitaler Systeme, die auf der Basis von LSI-, VLSI- und Mikroprozessorsätzen erstellt wurden.

Eine der Hauptaufgaben der Funktionskontrolle in digitalen Systemen ist das schnelle Erkennen von Fehlern. technische Mittel(TS).Um dieses Problem zu lösen, ist es notwendig, den Zustand jedes Fahrzeugs und den Vorgang des Übertragens und Verarbeitens von Informationen zu steuern. Die Prozesssteuerung als Ganzes ist systemisch, in den meisten Fällen erweist sie sich als einfacher zu implementieren und ziemlich vollständig, ihre Elemente sind in allen Austauschprotokollen enthalten. Bestehende Informationsübertragungsprotokolle sehen eine Kontrolle der Informationstreue vor, aufgrund derer das Auftreten eines technischen Fehlers erkannt wird, der Verstöße im Prozess der Übertragung und Verarbeitung von Informationen verursacht.

Einer der Nachteile der gesamten Prozesssteuerung ist die Verzögerung bei der Erkennung eines Fehlers in dem Zeitintervall vom Auftreten des Fehlers bis zu seiner Erkennung. Unter diesem Gesichtspunkt hat die funktionale Kontrolle des Zustands jedes TS des Systems gewisse Vorteile, dank denen das ausgefallene TS zum Zeitpunkt des Ausfalls blockiert werden kann. In diesem Fall muss der Fehler an der Stelle des technologischen Prozesses erkannt und beseitigt werden, die zeitlich und räumlich am geringsten vom Zeitpunkt des Auftretens dieses Fehlers entfernt ist. Allgemeiner gesagt erkennt ein echtes Funktionskontrollsystem Ausfälle nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit. Fehler, die nicht durch die Steuerung behoben werden, werden mit einer Zeitverzögerung erkannt, die im Allgemeinen ein zufälliger Wert ist.

Aufgrund der Additivität wird diese Verzögerung zur Erholungszeit hinzugefügt:,

Wo zufällige Wiederherstellungszeit, berechnet ab dem Zeitpunkt, an dem der Fehler erkannt wird, bis zum Zeitpunkt der vollständigen Wiederherstellung; spezifiziert in S Dies ist eine zufällige Verzögerungszeit für die Fehlererkennung, die vom Zeitpunkt des tatsächlichen Auftretens des Fehlers bis zu dem Zeitpunkt, zu dem er erkannt wird, berechnet wird.

Daher ist einer der Indikatoren für die Qualität der Funktionskontrolle des TS die Betriebswahrscheinlichkeit(d. h. zum Zeitpunkt des Auftretens oder mit einer bestimmten zulässigen Verzögerung) Fehlererkennung .

Um eine einheitliche Strategie zur Überwachung und Diagnose digitaler Systeme zu gewährleisten, ist es ratsam, zwei Ebenen zu verwenden: die obere Ebene der Steuerung und Diagnose mit einer Genauigkeit von TEC basierend auf integrierten Steuerungstools, die untere Ebene der Fehlerdiagnose unter Verwendung technischer Diagnosetools zu a fehlerhaftes Element im TEC.

In dieser Hinsicht ist eine der wirksamen Lösungen für das Problem der Steuerung eines digitalen Systems die Verwendung des Prinzips der eingebauten Steuerung, was bedeutet, dass ein digitales System und seine Komponenten so konzipiert sind, dass sie die Möglichkeit bieten der eingebauten Steuerung ohne Beteiligung externer Geräte. Eingebettete Steuerverfahren können zwischen verschiedenen Ebenen hierarchisch umverteilt werden, von Komponententeilen bis hin zum digitalen System als Ganzes. Ein eingebautes Monitoring ermöglicht das Testen des digitalen Systems während der Ausführung seiner Hauptfunktionen und erhöht die Betriebssicherheit des Systems wesentlich, da Fehler bereits im Auftreten erkannt werden können.

Integrierte Steuerelemente bieten die folgenden Hauptvorteile:

a) eine deutliche Verkürzung der Wiederherstellungszeit des Systems und dementsprechend eine Erhöhung der Gesamtbetriebszeit Bereitschaft;

b) Verringerung der Zahl des Wartungspersonals, das Reparatur- und Wiederherstellungsarbeiten durchführt;

c) Reduzierung der Arten von Reparaturen und Ersatzteilen durch Erhöhung der Zuverlässigkeit der Kontrolle.

Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Mittel der eingebauten Betriebskontrolle sich doppelt auf die Eigenschaften der Regelstrecke auswirken: Zum einen steigt die Regelsicherheit und zum anderen sinkt die Zeit bis zur Erkennung einer Störung Andererseits nimmt die Menge an zusätzlicher Ausrüstung zu, was wiederum zu einer Verringerung der Zuverlässigkeit des Systems selbst führt. Auf diese Weise,integrierte Bedienelemente, die einen Gewinn anZuverlässigkeit der Steuerung, zu einem gewissen Verlust an Zuverlässigkeit der gesteuerten Ausrüstung führen. In dieser Hinsicht die Suche nach einem vernünftigenDas Optimum zwischen der Vollständigkeit der Abdeckung der eingebauten Steuerung des Systems und dem Umfang der eingebauten Steuerungen ist eine dringende Aufgabe. BuchhaltungDer Einfluss der Lautstärke der eingebauten Steuerung auf die Leistung des Systems ermöglicht es Ihnen, die Ressourcen optimal neu zu verteileneingebaute und externe Steuer- und Diagnosemittel. Deshalbfür eine vernünftige Wahl der eingebauten Steuerung ist es notwendig, durchzuführenStudien über die Auswirkungen des Umfangs eingebauter Kontrollen auf solcheMerkmale wie Bereitschaftsfaktor, EntdeckungswahrscheinlichkeitStörungen und durchschnittliche Wiederherstellungszeit des digitalen Systems.

Existieren folgenden Optionen Effizienz der eingebauten Steuerung:

der Verfügbarkeitsfaktor einer Regelstrecke mit eingebautem System;

die Wahrscheinlichkeit des Erkennens einer Fehlfunktion durch das Steuergerät;

Durchbruch hinein Zuverlässigkeit des gesteuerten Geräts mit dem Steuersystem;

gewinnen Sie an Zuverlässigkeit, wenn Sie die eingebaute Steuerung verwenden;

Mittlere Zeit zwischen Ausfällen einer Regelstrecke mit eingebautem Regelsystem;

die durchschnittliche Erholungszeit einer Regelstrecke mit eingebautem Regelsystem.

Wie gezeigt in Das Kriterium für die Bewertung der Wirksamkeit des Steuersystems ist der Verlust an Zuverlässigkeit des gesteuerten Geräts mit dem eingebauten Steuersystem. Sie wird durch die folgende Formel bestimmt.

, (9)

wo ist die Wahrscheinlichkeit des störungsfreien Betriebs des ursprünglichen (nicht gesteuerten) Stromkreises;

Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs.

Die Wahrscheinlichkeit für einen störungsfreien Betrieb der ursprünglichen Schaltung wiederum kann definiert werden als

, (10)

Wo ist der Parameter der Ausfallrate aller Geräte,

Erholungsintensität der Regelstrecke

Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs der Steuerung

(11)

Wo und unter welchen Bedingungen das Steuerungssystem als betriebsbereit angesehen wird.

Der allgemeine Ausdruck für den Verlust an Zuverlässigkeit einer Regelstrecke mit eingebautem Regelwerkzeug

Der Zugewinn an Zuverlässigkeit bei Verwendung des eingebauten Kontrollsystems wird gem

, (13)

wo ist die Zuverlässigkeit der Funktion des überwachten und steuernden Geräts im Überprüfungsprozess, die durch die Formel berechnet wird

. (14)

Setzen wir diesen Ausdruck in die Formel ein, erhalten wir

. (15)

Abhängigkeitsgraphen ∆Р und ∆ D auf δ für unterschiedliche Werte der FeP aktualisieren und die Wahrscheinlichkeit des störungsfreien Betriebs des ursprünglichen Systems Р Ref siehe Abbildung 5, 6, 7, 8.

Abb. 5. Diagramm der Abhängigkeiten und für und verschiedene Werte der Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs der ursprünglichen Schaltung

Abb.6. Diagramm der Abhängigkeiten und für und unterschiedlich große Wahrscheinlichkeiten des störungsfreien Betriebs der ursprünglichen Schaltung

Reis. Abb. 7. Diagramm der Abhängigkeiten und für und verschiedene Werte der Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs der ursprünglichen Schaltung

Reis. 8. Diagramm der Abhängigkeiten und für und verschiedene Werte der Wahrscheinlichkeit des störungsfreien Betriebs der ursprünglichen Schaltung

Basierend auf den in Abb. 5, 6, 7, 8 ist es möglich, die Abhängigkeit des optimalen Werts der Lautstärke der eingebauten Steuerung eines digitalen Systems in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit der Erkennung einer Fehlfunktion für verschiedene Werte der Ausfallwahrscheinlichkeit zu erhalten- freier Betrieb der ursprünglichen Schaltung. Diese Abhängigkeit ist in Tabelle 1 dargestellt, und der auf den Ergebnissen dieser Tabelle basierende Abhängigkeitsgraph ist in Abb. 9.

Tabelle 1.

Abhängigkeit des Optimums für unterschiedliche Werte von der Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs der Originalschaltung

Reis. 9. Abhängigkeitsdiagramm für verschiedene Werte der Wahrscheinlichkeit des störungsfreien Betriebs der ursprünglichen Schaltung

Aus dem in Abb. Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass bei kleinen Werten die Werte der optimalen Lautstärke der eingebauten Regelung groß sind und bei verschiedenen Wahrscheinlichkeiten des störungsfreien Betriebs der ursprünglichen (geregelten) Schaltung etwas anders ausfallen gegenseitig. Wenn der Wert steigt, sinkt der Wert. Und wenn der Wert ungefähr gleich 30 % als obere Grenze des Volumens der eingebauten Steuerung bestimmt wurde, dann kann der Wert ungefähr gleich 10 % als untere Grenze betrachtet werden. So liegt der Effektivwert der eingebauten Regellautstärke eines Digitalsystems im Bereich von 10 % bis 30 % der Lautstärke geregelter Geräte.

Hausaufgaben: § abstrakt.

Befestigung des Materials:

Beantworten Sie die Fragen:

1. Wie dadurch Merkmale der Steuerung und Diagnose von Digitalkarten mit LSI und VLIS?
2. Welche FunktionenMikroprozessorsysteme ( MPS) die Verwendung herkömmlicher Geräte nicht zulassen?
3. Was sind die gemeinsamen Merkmale digitaler Karten auf Basis von LSI, VLSI und MPC, die die Komplexität ihrer Steuerung bestimmen?
4. Welche Steuerungs- und Diagnoseaufgaben sind in den Betriebsbedingungen digitaler Systeme zu lösen?
5. Was beinhaltet die Analyse der Nomenklatur und technischen Daten von Digitalboards und deren Komponenten?
6. Welche Art von Analyse wird durchgeführt, um die wichtigsten quantitativen Indikatoren für die Betriebssicherheit von digitalen Boards zu bestimmen?
7. Erklären Sie den Wörterbuchmodus und den Fehlerverfolgungsmodus. Wofür werden sie benutzt?
8. Welche Ergebnisse werden am Ende von Kontroll- und Diagnoseverfahren gespeichert?
9. Was ist der Hauptzustand eines digitalen Geräts?
10. Welche Arten von Fehlern kommen in den meisten Fällen in Betracht?
11. Erläutern Sie die drei Schritte im technischen Betrieb digitaler Systeme
12. Was ist DEFEKT? Wie unterscheidet es sich vom Scheitern?
13. Was ist ein System-(Geräte-)Fehler?
14. Definiere und erkläreParameterkontrolle.
15. Definiere und erklärefunktionale Kontrolle.
16. Definiere und erkläreTestkontrolle.
17. Was sind die Hauptaufgaben der Funktionskontrolle in digitalen Systemen?
18. Eingebaute Steuerung offenbart ihre Bedeutung.
19. Welche Gibt es Vorteile in Embedded Controls?

Literatur:

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EINFÜHRUNG
In den letzten zehn Jahren haben sich digitale Systeme in Telekommunikationsnetzen weit verbreitet, darunter:
- Netzelemente (SDH-Übertragungssysteme, digitale automatische Telefonvermittlungsstellen (ATS), Datenübertragungssysteme, Zugangsserver, Router, Endgeräte usw.);
- Systeme zur Unterstützung des Funktionierens des Netzes (Netzverwaltung, Verkehrssteuerung usw.);
- Geschäftsprozessunterstützungssysteme und automatisierte Abrechnungssysteme (Abrechnungssysteme).
Die Inbetriebnahme digitaler Systeme stellt die Hauptaufgabe, deren qualitativ hochwertiges Funktionieren sicherzustellen. Zum Aufbau moderner digitaler Systeme wird eine Elementbasis verwendet, die auf der Verwendung von hochintegrierten Schaltungen (LSI), sehr hochintegrierten Schaltungen (VLSI) und Mikroprozessorsätzen (MPK) basiert, die die Effizienz von Systemen erheblich verbessern können - Steigerung der Produktivität und Zuverlässigkeit, Erweiterung der Funktionalität von Systemen, Reduzierung von Gewicht, Abmessungen und Stromverbrauch. Gleichzeitig hat der Übergang zur weitverbreiteten Verwendung von LSI, VLSI und MPC in modernen Telekommunikationssystemen neben unbestreitbaren Vorteilen eine Reihe ernsthafter Probleme bei ihrer Betriebswartung geschaffen, die hauptsächlich mit Steuer- und Diagnoseprozessen zusammenhängen. Denn die Komplexität und Anzahl der in Betrieb befindlichen digitalen Systeme wächst schneller als die Zahl des qualifizierten Wartungspersonals. Da jedes digitale System eine endliche Zuverlässigkeit hat, wird es notwendig, wenn darin Fehler auftreten, die spezifizierten Zuverlässigkeitsindikatoren schnell zu erkennen, zu beheben und wiederherzustellen. Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, dass traditionelle Methoden der technischen Diagnose entweder hochqualifiziertes Servicepersonal oder eine komplexe diagnostische Unterstützung erfordern. Es ist zu beachten, dass mit zunehmender Gesamtzuverlässigkeit digitaler Systeme die Anzahl der Ausfälle und Bedienereingriffe zur Fehlersuche abnimmt. Andererseits geht mit zunehmender Zuverlässigkeit digitaler Systeme tendenziell ein gewisser Kompetenzverlust bei der Fehlersuche beim Wartungspersonal einher. Dabei tritt ein bekanntes Paradoxon auf: Je zuverlässiger das digitale System, desto langsamer und ungenauer werden Fehler gefunden, denn Servicepersonal hat Schwierigkeiten, Erfahrungen bei der Fehlersuche und Fehlerlokalisierung in fortschrittlichen digitalen Systemen zu sammeln. Im Allgemeinen entfallen bis zu 70-80 % der Wiederherstellungszeit von ausgefallenen Systemen auf die Zeit der technischen Diagnose, die aus der Zeit der Suche und Lokalisierung ausgefallener Elemente besteht. Wie die betriebliche Praxis zeigt, sind Ingenieure heute jedoch nicht immer bereit, die Aufgaben des technischen Betriebs digitaler Systeme auf dem geforderten Niveau zu lösen. Die zunehmende Komplexität digitaler Systeme und die Bedeutung der Sicherstellung ihres qualitativ hochwertigen Funktionierens erfordern daher die Organisation ihres technischen Betriebs auf wissenschaftlicher Basis. In diesem Zusammenhang müssen Ingenieure, die mit dem technischen Betrieb digitaler Systeme befasst sind, nicht nur wissen, wie Systeme funktionieren, sondern auch wissen, wie sie nicht funktionieren, wie sich der Zustand der Nichtfunktionsfähigkeit äußert.
Entscheidend für die hohe Verfügbarkeit digitaler Systeme ist die Verfügbarkeit von Diagnosetools, die eine schnelle Fehlersuche und -lokalisierung ermöglichen. Dies erfordert, dass Ingenieure gut darin geschult sind, das Auftreten von ungesunden Zuständen und Fehlern zu verhindern und zu erkennen, d.h. mit den Zielen, Zielen, Grundsätzen, Methoden und Mitteln der technischen Diagnostik vertraut waren. Sie wussten, wie man sie richtig auswählt, anwendet und unter Betriebsbedingungen effektiv einsetzt. Das Geschenk Lernprogramm Die Lehrveranstaltung „Technische Diagnostik digitaler Systeme“ soll die Aufmerksamkeit auf die Probleme und Aufgaben der Technischen Diagnostik in der Vorbereitung auf Bachelor- und Masterstudiengänge im Bereich Telekommunikation lenken.

1. TECHNISCHER BETRIEB DIGITALER SYSTEME UND GERÄTE
1.1. Lebenszyklus eines digitalen Systems
Digitale Geräte und Systeme werden wie andere technische Systeme geschaffen, um den spezifischen Bedürfnissen von Menschen und Gesellschaft gerecht zu werden. Ein objektiv digitales System ist durch eine hierarchische Struktur, die Verbindung mit der äußeren Umgebung, die Verbindung der Elemente, aus denen die Subsysteme bestehen, das Vorhandensein von Kontroll- und Exekutivorganen usw. gekennzeichnet.
Dabei bilden alle Veränderungen in einem digitalen System, beginnend mit dem Moment seiner Entstehung (Entstehung des Entstehungsbedarfs) bis zur vollständigen Nutzung, einen Lebenszyklus (LC), der durch eine Vielzahl von Prozessen gekennzeichnet ist und einschließlich verschiedener Stufen und Stufen. Tabelle 1.1 zeigt einen typischen Lebenszyklus eines digitalen Systems.
Der Lebenszyklus eines digitalen Systems ist eine Reihe von Forschung, Entwicklung, Herstellung, Handhabung, Betrieb und Entsorgung des Systems vom Beginn der Untersuchung der Möglichkeiten seiner Entstehung bis zum Ende seiner bestimmungsgemäßen Verwendung.
Die Bestandteile des Lebenszyklus sind:
- die Phase der Forschung und des Entwurfs digitaler Systeme, in der die Forschung und Entwicklung des Konzepts durchgeführt werden, die Bildung eines Qualitätsniveaus, das den Errungenschaften des wissenschaftlichen und technologischen Fortschritts entspricht, die Entwicklung der Entwurfs- und Arbeitsdokumentation, die Herstellung und Testen eines Prototyps, Entwicklung einer funktionierenden Designdokumentation;
- die Phase der Herstellung digitaler Systeme, einschließlich: technologische Vorbereitung der Produktion; Einrichtung der Produktion; Vorbereitung von Produkten für Transport und Lagerung;
- die Phase des Produktumlaufs, die die maximale Erhaltung der Qualität der Endprodukte während des Transports und der Lagerung organisiert;
- die Betriebsphase, in der die Qualität des Systems implementiert, aufrechterhalten und wiederhergestellt wird, darunter: bestimmungsgemäße Verwendung gemäß dem Zweck; technischer Service; Reparatur und Wiederherstellung nach einem Ausfall.
Auf Abb. 1.1 zeigt eine typische Verteilung von Stationen und Stadien des Lebenszyklus eines digitalen Systems. Wir betrachten die Aufgaben, die sich in der Phase des Lebenszyklus ergeben, die mit dem Betrieb digitaler Systeme verbunden ist. Der Betrieb des Systems ist also die Phase des Lebenszyklus, in der seine Qualität realisiert (funktionale Nutzung), gewartet (Wartung) und wiederhergestellt (Wartung und Reparatur) wird.
Der Teil des Betriebs, der Transport, Lagerung, Wartung und Reparatur umfasst, wird als technischer Betrieb bezeichnet.
Tabelle 1.1
Phasen des Lebenszyklus eines digitalen Systems

Explorative Forschung
Wissenschaftliche Forschungsarbeit (F&E)
Experimentelle Designentwicklung (F&E)
industrielle Produktion
Ausbeutung
1. Darlegung des wissenschaftlichen Problems
2. Analyse von Veröffentlichungen zum untersuchten Problem
3. Theoretische Forschung und Entwicklung wissenschaftlicher Konzepte (Forschungsgrundlagen)
1. Entwicklung von Aufgabenstellungen für die Forschung
2. Formalisierung der technischen Idee
3. Marktforschung
4. Machbarkeitsstudie
1. Entwicklung von Aufgabenstellungen für F&E
2. Entwicklung eines Vorentwurfs
3. Erstellen von Layouts
4. Entwicklung eines technischen Projekts
5. Erstellung eines Arbeitsentwurfs
6. Herstellung von Prototypen, deren Erprobung
7. Anpassung der Konstruktionsdokumentation (CD) basierend auf den Ergebnissen
Herstellung und Prüfung von Prototypen
8. Technische Vorbereitung, Produktion
1. Fertigung und Prüfung der Anlagenserie
2. Anpassung der Konstruktionsdokumentation (CD) basierend auf den Ergebnissen
Fertigung und Prüfung der Anlagenserie
3. Serienfertigung
1. Einlaufen

2. Normaler Gebrauch

3. Alterung
4. Reparatur oder Entsorgung
1.2 Hauptaufgaben der Theorie des technischen Betriebs digitaler Systeme
Die Einteilung der Hauptaufgaben des technischen Betriebs digitaler Systeme ist in Abb. 1 dargestellt. 1.2. Die Theorie des technischen Betriebs von Systemen betrachtet mathematische Modelle von Degradationsprozessen im Betrieb von Systemen, Alterung und Verschleiß von Komponenten, Methoden zur Berechnung und Bewertung der zuverlässigen Funktion von Systemen, die Theorie der Diagnose und Vorhersage von Ausfällen und Fehlfunktionen in Systemen, die Theorie optimaler Präventionsmaßnahmen, die Theorie der Wiederherstellung und Methoden zur Steigerung der technischen Ressourcen von Systemen usw. Aufgrund der Tatsache, dass diese Prozesse hauptsächlich stochastisch sind, um ihr mathematisches Modell zu entwickeln, werden analytische Methoden der Theorie zufälliger Prozesse und der Warteschlangentheorie verwendet werden. Gegenwärtig werden die statistische Theorie der Entscheidungsfindung und die statistische Theorie der Mustererkennung erfolgreich für die gleichen Zwecke eingesetzt.

Die Verwendung neuer Richtungen der mathematischen Theorie zufälliger Prozesse bei der Entwicklung von Modellen der Prozesse des technischen Betriebs von Systemen ermöglicht es uns, unser Wissen erheblich zu erweitern und Prozesse erfolgreich zu verwalten, um die Effizienz des Funktionierens zu steigern und die Leistung ziemlich komplexer digitaler Systeme zu verbessern Systeme.
Daher werden in der ersten Phase des Studiums folgende Aufgaben gelöst: optimales Management betrieblicher Prozesse, Entwicklung optimaler Modelle für den Betrieb digitaler Systeme, Erstellung optimaler Pläne für die Organisation der Wartung, Auswahl optimaler vorbeugender Verfahren, Entwicklung von Methoden zur effektiven technischen Diagnose und Prognose des technischen Zustands von Anlagen.
Wie in angegeben, besteht die Hauptaufgabe der Betriebstheorie darin, die Zustände komplexer Systeme wissenschaftlich vorherzusagen oder technische Geräte und Entwicklung von Empfehlungen zur Organisation ihres Betriebs unter Verwendung spezieller Modelle und mathematischer Methoden zur Analyse und Synthese dieser Modelle. Es ist zu beachten, dass bei der Lösung des Hauptproblems des Betriebs ein probabilistisch-statistischer Ansatz verwendet wird, um die Zustände komplexer Systeme vorherzusagen und zu steuern und betriebliche Prozesse zu modellieren. Daher wird die Theorie des Betriebs digitaler Systeme in dieser Zeit schnell gebildet und intensiv entwickelt.
Der technische Betrieb digitaler Systeme reduziert sich auf die Optimierung der Aktivität von Mensch-Maschine-Systemen und Verfahren zur Manipulation menschlicher Einflüsse auf die Funktionsweise von Systemen. Daher können die Betriebsmodi digitaler Systeme (Abb. 1.2) je nach Beziehung des Mensch-Maschine-Systems unterschieden werden: Voroperationsmodi von Systemen, Betriebsmodi von Systemen, Wartungsmodi und Reparaturmodi von Systemen. Die Modi unterscheiden sich in bestimmten Stufen und Phasen, die Art der Verfahren für die Kontrollmaßnahmen des technischen Personals auf das Funktionieren von Systemen.
Die Betriebsarten hängen hauptsächlich von der Qualität der Elementbasis der Systeme, dem Grad der Nutzung der Mikroprozessortechnologie als Teil der Ausrüstung, dem Komplex der Steuer- und Messausrüstung, dem Ausbildungsgrad des technischen Personals sowie anderen damit verbundenen Umständen ab bis hin zur Bereitstellung von Ersatzelementen der Systeme. Außerdem werden die Betriebsarten durch die grundlegenden Anforderungen an digitale Systeme bestimmt: Treue der Informationsübertragung, Verzögerungszeit bei der Informationslieferung, Zuverlässigkeit der Informationslieferung.
Der Betrieb von Anlagen ist der Vorgang der bestimmungsgemäßen Verwendung unter Beibehaltung des technisch einwandfreien Zustands der Anlagen, der aus einer Kette verschiedener aufeinander folgender und planmäßiger Tätigkeiten besteht: Wartung, Vorbeugung, Kontrolle, Instandsetzung etc.
Die Wartung von Anlagen (Abb. 1.2) ist durch drei Hauptphasen gekennzeichnet: vorbeugende Wartung, Überwachung und Bewertung des technischen Zustands, Organisation der Wartung. Der Einfluss einzelner Instandhaltungsschritte auf die Zuverlässigkeit von Anlagen ist sehr schwer zu bestimmen, aber es ist bekannt, dass sie einen erheblichen Einfluss auf die Qualität und Zuverlässigkeit der Anlagen haben.
Die Überwachung und Bewertung des technischen Zustands von Systemen erfolgt durch Überwachung der Funktionsqualität von Systemknoten, Methoden der technischen Diagnose von Fehlern und Fehlfunktionen sowie der Implementierung von Algorithmen zur Vorhersage von Fehlern in Systemen.
1.3.Allgemeine Grundsätze für den Aufbau eines technischen Betriebssystems
Die allgemeine Aufgabe des technischen Betriebssystems (STE) besteht darin, den unterbrechungsfreien Betrieb digitaler Systeme sicherzustellen, daher ist die Hauptrichtung in der Entwicklung des STE die Automatisierung der wichtigsten technologischen Betriebsprozesse. Die funktionale Aufgabe des technischen Betriebs ist die Entwicklung von Steuerungsmaßnahmen, die den Einfluss externer und interner Umgebungen kompensieren, um einen gegebenen technischen Zustand digitaler Systeme aufrechtzuerhalten. Das gemeinsame Funktion ist in zwei Bereiche unterteilt: allgemeiner Betrieb - Verwaltung des Zustands der externen Umgebung und technischer Betrieb - Verwaltung des Zustands der internen Umgebung. Gleichzeitig besteht die Verwaltung des Zustands der internen Umgebung in der Verwaltung ihres technischen Zustands.

Reis. 1.3. Strukturschema automatisiertes System des technischen Betriebs: PNRM - Subsystem der Inbetriebnahme und Reparaturarbeiten; STX - Subsystem für Versorgung, Transport und Lagerung; SOISTE - STE Informationserfassungs- und Verarbeitungssubsystem; TTD - Subsystem der testtechnischen Diagnostik; EOSTE - Subsystem der ergonomischen Unterstützung von STE; USTE - Subsystem der Kontrolle von STE.
ASTE besteht aus zwei Subsystemen: dem Subsystem Technischer Betrieb bei der Bereitstellung und Nutzung digitaler Systeme (TEPI) und dem Subsystem Technischer Betrieb bei bestimmungsgemäßer Nutzung digitaler Systeme (TEIN). Jedes dieser Subsysteme enthält eine Reihe von Elementen, von denen die wichtigsten in Abb. 1.3. Genauer sind die Funktionen der Teilsysteme in der Tabelle angegeben. 1.2.
Tabelle 1.2

Subsystem Grundlegende Funktionen des NRM
Organisation der Inbetriebnahme neu eingeführter digitaler Systeme, sowie aktueller, mittlerer u

Überholung

STX
Platzierung und Nachschub von Ersatzteilen, Versorgungsbasen und Fabriken von Herstellern von Ersatzteilen, Transport und Lagerung von Ersatzteilen

SOISTE
Planung des Einsatzes digitaler Systeme und Pflege der Betriebsdokumentation, Erfassung und Verarbeitung von Betriebsdaten, Entwicklung von Empfehlungen zur Verbesserung des STE

TTD
Ermittlung des technischen Zustands, Erkennung eines Fehlers mit vorgegebener Tiefe, Interaktion mit dem Teilsystem der funktionalen technischen Diagnose (FTD)

EOSTE
Durchführung eines Teils der TTD-Funktionen, die eine menschliche Beteiligung erfordern, Bereitstellung einer Zwei-Wege-Kommunikation im „Mensch-Maschine“-System, Teilnahme an laufenden Reparaturen, die ohne Betriebsunterbrechung durchgeführt werden

USTE
Bestimmung der Reihenfolge von TTD- und EOSTE-Aufgaben für bestimmte Bedingungen, Verwaltung des Wiederherstellungsprozesses, Verarbeitung der Ergebnisse der Durchführung von TTD- und EOSTE-Aufgaben, Organisation der Interaktion mit anderen Elementen digitaler Systeme

Das Vorhandensein von STE kann die Zeit zum Erkennen von Fehlern in digitalen Systemen erheblich verkürzen und auf der Grundlage von Steuerinformationen über den Zustand von Systemen das Auftreten von Ausfallzeiten in seinem Betrieb verhindern. Zu diesem Zweck werden Zentren für den technischen Betrieb digitaler Systeme organisiert, die die in Abb. 1.4.

In modernen digitalen Systemen ist die statistische Methode der Wartung üblich, die darin besteht, dass Reparatur- und Wiederherstellungsarbeiten beginnen, nachdem die Funktionsqualität einen kritischen Wert erreicht hat. Wenn bei der Überwachung des Zustands der Elemente der Systeme Anzeichen einer Verschlechterung der Funktionsqualität auftreten, werden sie vom Netzwerk getrennt, um die Arbeitsfähigkeit wiederherzustellen.

Die Steuerung des Funktionierens digitaler Systeme erfolgt durch eine Reihe von Parametern, die ihre Leistung charakterisieren.

Die Steuerung der Funktionsweise digitaler Systeme erfolgt nach folgenden Merkmalen; Treue der Nachrichtenübermittlung; Nachrichtenübermittlungszeit; die Wahrscheinlichkeit der rechtzeitigen Zustellung von Nachrichten; durchschnittliche Nachrichtenübermittlungszeit usw. Das allgemeine Schema der funktionalen Steuerung ist in Abb. 1.5 dargestellt.

Reis. 1.4. Hauptfunktionen des technischen Betriebszentrums

Abb.1.5. Algorithmus des Systems der Funktionsdiagnostik eines digitalen Systems

2. GRUNDLAGEN DER STEUERUNG UND TECHNISCHE DIAGNOSE VON DIGITALEN SYSTEMEN

2.1. Grundbegriffe und Definitionen

Einer der effektivsten Wege zur Verbesserung der betrieblichen und technischen Eigenschaften digitaler Systeme, die in modernen Telekommunikationssystemen eine beherrschende Stellung eingenommen haben, ist der Einsatz von Methoden und Mitteln zur Steuerung und technischen Diagnose während ihres Betriebs.

Die technische Diagnose ist ein Wissensgebiet, das es ermöglicht, die fehlerhaften und betriebsbereiten Zustände von Systemen mit einer bestimmten Zuverlässigkeit zu trennen, und ihr Zweck ist es, Fehler zu lokalisieren und das System in einen gesunden Zustand wiederherzustellen. Aus Sicht eines systematischen Ansatzes ist es ratsam, die Mittel zur Kontrolle und technischen Diagnose als integralen Bestandteil des Wartungs- und Reparatursubsystems, d. h. des technischen Betriebssystems, zu betrachten.

Berücksichtigen Sie die grundlegenden Konzepte und Definitionen, die zur Beschreibung und Charakterisierung der Kontroll- und Diagnoseverfahren verwendet werden.

Wartung ist eine Reihe von Arbeiten (Vorgängen), um das System in gutem oder betriebsbereitem Zustand zu erhalten.

Reparieren - eine Reihe von Vorgängen zum Wiederherstellen des Zustands und Wiederherstellen der Ressourcen des Systems oder seiner Komponenten.

Wartbarkeit - eine Eigenschaft des Systems, die in der Anpassungsfähigkeit an die Verhinderung und Erkennung der Ursachen seiner Ausfälle und die Wiederherstellung eines funktionsfähigen Zustands durch Wartung und Reparatur besteht.

Abhängig von der Komplexität und dem Umfang der Arbeiten sowie der Art der Störungen werden zwei Arten der Reparatur digitaler Systeme angeboten:

Außerplanmäßige Wartung des Systems;

Außerplanmäßige durchschnittliche Systemreparatur.

Laufende Reparatur - eine Reparatur, die durchgeführt wird, um die Funktionsfähigkeit des Systems sicherzustellen oder wiederherzustellen und die aus dem Austausch oder der Wiederherstellung seiner Einzelteile besteht.

Mittlere Reparatur - eine Reparatur zur Wiederherstellung der Betriebsfähigkeit und teilweisen Wiederherstellung einer Ressource mit dem Austausch oder der Wiederherstellung von Komponenten eines begrenzten Umfangs und der Kontrolle des technischen Zustands der Komponenten, die in dem durch die behördlichen und technischen Unterlagen festgelegten Umfang durchgeführt wird.

Eines der wichtigsten Konzepte in der technischen Diagnostik ist

technischer Zustand des Objekts.

Technischer Zustand - eine Reihe von Eigenschaften eines Objekts, die sich im Produktions- oder Betriebsprozess ändern können und zu einem bestimmten Zeitpunkt durch die in der behördlichen und technischen Dokumentation festgelegten Zeichen gekennzeichnet sind.

Technische Zustandskontrolle - Bestimmung der Art des technischen Zustands.

Art der technischen Bedingung - eine Reihe technischer Bedingungen, die die Anforderungen erfüllen (oder nicht erfüllen), die die Gebrauchstauglichkeit, Betriebsfähigkeit oder korrekte Funktion des Objekts bestimmen.

Es gibt folgende Arten von Objektzuständen:

guter oder schlechter Zustand,

Arbeits- oder Nichtarbeitszustand,

Vollständiger oder teilweiser Betrieb.

Wartungsfähig - der technische Zustand, in dem das Objekt alle festgelegten Anforderungen erfüllt.

Fehlerhaft - ein technischer Zustand, in dem das Objekt nicht mindestens eine der festgelegten Anforderungen an regulatorische Eigenschaften erfüllt.

Betriebsfähig - ein technischer Zustand, in dem das Objekt die angegebenen Funktionen ausführen kann, wobei die Werte der angegebenen Parameter innerhalb der festgelegten Grenzen bleiben.

Inoperabel - ein technischer Zustand, in dem der Wert mindestens eines bestimmten Parameters, der die Fähigkeit eines Objekts zur Ausführung bestimmter Funktionen charakterisiert, nicht den festgelegten Anforderungen entspricht.

Ordnungsgemäßes Funktionieren ist ein technischer Zustand, in dem das Objekt alle geregelten Funktionen ausführt, die zum aktuellen Zeitpunkt erforderlich sind, während die Werte der angegebenen Parameter für ihre Implementierung innerhalb der festgelegten Grenzen gehalten werden.

Fehlfunktion ist ein technischer Zustand, in dem das Objekt einen Teil der zum jetzigen Zeitpunkt erforderlichen geregelten Funktionen nicht erfüllt oder die Werte der angegebenen Parameter für ihre Umsetzung nicht innerhalb der festgelegten Grenzen hält.

Aus den Definitionen der technischen Zustände des Objekts folgt, dass das Objekt im Gesundheitszustand immer betriebsbereit ist, im Gesundheitszustand in allen Modi korrekt funktioniert und im Zustand der Fehlfunktion außer Betrieb und fehlerhaft ist. Ein ordnungsgemäß funktionierendes Objekt kann funktionsunfähig und daher fehlerhaft sein. Ein gesundes Objekt kann auch fehlerhaft sein.

Betrachten Sie einige Definitionen im Zusammenhang mit dem Konzept der Testbarkeit und der technischen Diagnose.

Testbarkeit ist eine Eigenschaft eines Objekts, die seine Eignung zum Testen mit festgelegten Mitteln charakterisiert.

Der Indikator der Testbarkeit ist ein quantitatives Merkmal der Testbarkeit.

Der Grad der Testbarkeit ist ein relatives Merkmal der Testbarkeit, basierend auf einem Vergleich der Menge von Testbarkeitsindikatoren des zu bewertenden Objekts mit der entsprechenden Menge von Basisindikatoren.

Technische Diagnose ist der Prozess, den technischen Zustand eines Objekts mit einer bestimmten Genauigkeit zu bestimmen.

Fehlersuche - Diagnose, deren Zweck es ist, den Ort und gegebenenfalls die Ursache und Art des Fehlers zu bestimmen.

Diagnosetest - eine oder mehrere Testaktionen und die Reihenfolge ihrer Ausführung, die eine Diagnose liefern.

Eine Kontrollprüfung ist eine diagnostische Prüfung zur Überprüfung der Gebrauchstauglichkeit oder Funktionsfähigkeit eines Objekts.

Fehlersuchtest - Diagnosetest zur Fehlersuche.

Technisches Diagnosesystem - eine Reihe von Mitteln und ein Diagnoseobjekt und gegebenenfalls Ausführende, die für die Diagnose vorbereitet oder gemäß den in der entsprechenden Dokumentation festgelegten Regeln durchgeführt werden.

Das Ergebnis der Diagnose ist ein Rückschluss auf den technischen Zustand des Objekts, gegebenenfalls unter Angabe von Ort, Art und Ursache des Mangels. Die Anzahl der Zustände, die als Ergebnis der Diagnose unterschieden werden müssen, wird durch die Tiefe der Fehlersuche bestimmt.

Fehlersuchtiefe - der Detaillierungsgrad in der technischen Diagnose, der angibt, an welcher Komponente des Objekts der Fehlerort ermittelt wird.

2.2. Aufgaben und Einteilung technischer Diagnosesysteme

Zunehmend steigende Anforderungen an die Zuverlässigkeit digitaler Systeme erfordern die Schaffung und Implementierung moderner Methoden und technischer Mittel zur Überwachung und Diagnose für verschiedene Phasen des Lebenszyklus. Wie bereits erwähnt, hat der Übergang zur weit verbreiteten Verwendung von LSI, VLSI und MPC in digitalen Systemen neben unbestreitbaren Vorteilen eine Reihe ernsthafter Probleme bei deren Betriebswartung geschaffen, die hauptsächlich mit Überwachungs- und Diagnoseprozessen zusammenhängen. Es ist bekannt, dass die Kosten für die Fehlerbehebung in der Produktionsphase 30% bis 50% der Gesamtkosten der Herstellung von Geräten ausmachen. In der Phase des Betriebs entfallen mindestens 80 % der Wiederherstellungszeit eines digitalen Systems auf die Suche nach einem fehlerhaften austauschbaren Element. Im Allgemeinen steigen die mit der Erkennung, Fehlersuche und Behebung einer Fehlfunktion verbundenen Kosten mit dem Durchlaufen einer Fehlfunktion durch jede technologische Stufe und von der Eingangskontrolle integrierter Schaltungen bis zur Erkennung eines Fehlers in der Betriebsphase um den Faktor 10 sind 1000 mal teurer. Eine erfolgreiche Lösung eines solchen Problems ist nur auf der Grundlage eines integrierten Ansatzes für die Probleme der Überwachungsdiagnose möglich, da Diagnosesysteme in allen Phasen des Lebens eines digitalen Systems verwendet werden. Dies erfordert eine weitere Intensivierung der Instandhaltungs-, Sanierungs- und Instandsetzungsarbeiten in der Produktions- und Betriebsphase.

Die allgemeinen Aufgaben der Überwachung und Diagnose digitaler Systeme und ihrer Komponenten werden üblicherweise aus der Sicht der Hauptstadien Entwicklung, Produktion und Betrieb betrachtet. Neben allgemeinen Ansätzen zur Lösung dieser Probleme gibt es auch signifikante Unterschiede aufgrund der spezifischen Merkmale, die diesen Phasen innewohnen. In der Entwicklungsphase digitaler Systeme werden zwei Aufgaben der Steuerung und Diagnose gelöst:

1. Gewährleistung der Rückverfolgbarkeit des digitalen Systems als Ganzes und seiner

Bauteile.

2. Debugging, Überprüfung des Zustands und der Leistung von Komponenten

Und das digitale System insgesamt.

Bei der Überwachung und Diagnose in den Produktionsbedingungen eines digitalen Systems werden folgende Aufgaben gelöst:

1. Frühzeitiges Erkennen und Aussortieren fehlerhafter Bauteile und Baugruppen

Herstellungsstufen.

2. Sammlung und Analyse von statistischen Informationen über Fehler und Typen

Fehler.

3. Reduzierung der Arbeitsintensität und dementsprechend der Kontrollkosten und

Diagnose.

Steuerung und Diagnose eines digitalen Systems unter Betriebsbedingungen haben folgende Merkmale:

1. In den meisten Fällen Lokalisierung von Fehlern

Das Niveau einer strukturell abnehmbaren Einheit ist in der Regel typisch

Ersatzelement (TEZ).

2. Es besteht eine hohe Eintrittswahrscheinlichkeit zum Zeitpunkt der Reparatur nicht mehr als eins

Fehler.

3. Die meisten digitalen Systeme haben einige

Möglichkeiten der Steuerung und Diagnose.

4. Eine frühzeitige Erkennung von Vorausfallbedingungen ist möglich, wenn

Vorsorgeuntersuchungen.

Für den Gegenstand der technischen Diagnostik sind daher Art und Zweck des diagnostischen Systems festzulegen. Dementsprechend ergeben sich folgende Hauptanwendungsgebiete von Diagnosesystemen:

a) auf der Stufe der Herstellung des Objekts: im Prozess der Anpassung, im Prozess

Annahme;

b) in der Betriebsphase der Anlage; während der Wartung in

In-Process-Anwendung, In-Process-Wartung

Lagerung, während der Wartung während des Transports;

c) bei der Reparatur des Produkts: vor der Reparatur, nach der Reparatur.

Diagnosesysteme sollen eine oder mehrere Aufgaben lösen: Überprüfung der Funktionsfähigkeit; Gesundheitschecks; Funktionsprüfungen: Fehlersuche. Die Bestandteile des Diagnosesystems sind dabei: der Gegenstand der technischen Diagnose, worunter ein Gegenstand oder dessen Bestandteile verstanden werden, dessen technischer Zustand ermittelt werden soll, Mittel der technischen Diagnose, ein Set Messgeräte, Mittel zum Umschalten und Verbinden mit dem Objekt.

Die technische Diagnose (TD) wird im technischen Diagnosesystem (STD) durchgeführt, das eine Reihe von Mitteln und ein Objekt der Diagnose und gegebenenfalls Ausführende ist, die für die Diagnose vorbereitet und gemäß den in der Dokumentation festgelegten Regeln durchgeführt werden .

Die Komponenten des Systems sind:

Gegenstand der technischen Diagnostik (OTD), worunter Systeme oder deren Komponenten zu verstehen sind, deren technischer Zustand bestimmt werden soll, und Mittel der technischen Diagnostik - eine Reihe von Messgeräten, Schalt- und Schnittstellenmitteln mit der TTD.

Das System der technischen Diagnose arbeitet nach dem TD-Algorithmus, der eine Reihe von Diagnoseanweisungen darstellt.

Die Bedingungen für die Durchführung von TD, einschließlich der Zusammensetzung der Diagnoseparameter (DP), ihrer maximal zulässigen minimalen und maximalen Vorausfallwerte, der Häufigkeit der Diagnose eines Produkts und der Betriebsparameter der verwendeten Mittel, bestimmen die Art der technischen Diagnose und Kontrolle .

Diagnoseparameter (Attribut) - ein Parameter, der in der vorgeschriebenen Weise verwendet wird, um den technischen Zustand eines Objekts zu bestimmen.

Technische Diagnosesysteme (STD) können sich in ihrem Zweck, Aufbau, Einbauort, Aufbau, Design, Schaltungslösungen unterscheiden. Sie können nach einer Reihe von Merkmalen klassifiziert werden, die ihren Zweck, ihre Aufgaben, ihre Struktur und ihre Zusammensetzung technischer Mittel bestimmen:

je nach Abdeckungsgrad der CTD; durch die Art der Interaktion zwischen dem CTD und dem System der technischen Diagnose und Kontrolle (STDC); über die eingesetzten Mittel der technischen Diagnose und Kontrolle; je nach Automatisierungsgrad des OTD.

Je nach Abdeckungsgrad lassen sich technische Diagnosesysteme in lokal und allgemein einteilen. Lokale Systeme werden als technische Diagnosesysteme verstanden, die eine oder mehrere der oben genannten Aufgaben lösen – Bestimmung der Funktionsfähigkeit oder Auffinden der Fehlerstelle. Allgemein - sie nennen technische Diagnosesysteme, die alle Aufgaben der Diagnose lösen.

Entsprechend der Art der Interaktion des OTD mit den Mitteln der technischen Diagnose (SrTD) werden technische Diagnosesysteme unterteilt in:

Systeme mit Funktionsdiagnostik, bei denen die Lösung diagnostischer Probleme im Laufe des bestimmungsgemäßen Funktionierens der DTD durchgeführt wird, und Systeme mit Testdiagnostik, bei denen die Lösung diagnostischer Probleme in einem speziellen Betriebsmodus durchgeführt wird der DTD durch Anlegen von Testsignalen daran.

TD-Systeme können nach den eingesetzten Mitteln der technischen Diagnose unterteilt werden in:

Systeme mit universellen Mitteln von TDK (z. B. Computer);

Systeme mit Spezialwerkzeugen (Ständer, Simulatoren, Spezialcomputer);

Systeme mit externen Mitteln, bei denen Mittel und DTD strukturell voneinander getrennt sind;

Systeme mit eingebauten Tools, bei denen DTD und STD konstruktiv ein Produkt darstellen.

Je nach Automatisierungsgrad kann das technische Diagnosesystem unterteilt werden in:

Automatisch, bei dem der Prozess der Beschaffung von Informationen über den technischen Zustand des OTD ohne menschliches Eingreifen durchgeführt wird;

Automatisiert, bei dem der Empfang und die Verarbeitung von Informationen unter teilweiser Beteiligung einer Person erfolgt;

Nicht automatisiert (manuell), bei dem der Empfang und die Verarbeitung von Informationen von einem menschlichen Bediener durchgeführt werden.

Die Mittel der technischen Diagnostik lassen sich ähnlich klassifizieren: automatisch; automatisiert; Handbuch.

Im Hinblick auf den Gegenstand der technischen Diagnose sollten Diagnosesysteme: schleichende Ausfälle verhindern; implizite Fehler identifizieren; Suchen Sie nach fehlerhaften Knoten, Blöcken, Baugruppen und lokalisieren Sie die Fehlerstelle.

2.3. Indikatoren für Diagnostik und Testbarkeit

Wie bereits erwähnt, beinhaltet der Prozess der Bestimmung des technischen Zustands eines Objekts während der Diagnose die Verwendung von Diagnoseindikatoren.

Diagnoseindikatoren stellen eine Reihe von Merkmalen eines Objekts dar, die zur Beurteilung seines technischen Zustands verwendet werden. Diagnoseindikatoren werden während des Entwurfs, des Testens und des Betriebs des Diagnosesystems bestimmt und beim Vergleich verschiedener Optionen für das letztere verwendet. Gemäß den folgenden diagnostischen Indikatoren werden festgestellt:

1. Fehlerwahrscheinlichkeit bei der Diagnose eines Typs - die Wahrscheinlichkeit des gemeinsamen Auftretens von zwei Ereignissen: Das Diagnoseobjekt befindet sich in einem technischen Zustand und aufgrund der Diagnose wird davon ausgegangen, dass es sich in einem technischen Zustand befindet (wenn der Indikator der ist Wahrscheinlichkeit, den technischen Zustand des Diagnoseobjekts richtig zu bestimmen)

, (2.1)

wo ist die Anzahl der Zustände des Diagnosewerkzeugs;

A priori Wahrscheinlichkeit, das Diagnoseobjekt im Zustand zu finden;

A-priori-Wahrscheinlichkeit, das Diagnosewerkzeug im Zustand zu finden;

Die bedingte Wahrscheinlichkeit, dass als Ergebnis der Diagnose das diagnostizierende Objekt als in einem Zustand befindlich erkannt wird, unter den Bedingungen, dass es sich in einem Zustand befindet und das Diagnosewerkzeug in einem Zustand ist;

Bedingte Wahrscheinlichkeit, das Ergebnis "Diagnoseobjekt ist im Zustand" zu erhalten, vorausgesetzt, das Diagnosewerkzeug ist im Zustand;

Die bedingte Wahrscheinlichkeit, das Diagnoseobjekt im Zustand zu finden, unter der Bedingung, dass das Ergebnis "das Diagnoseobjekt ist im Zustand" empfangen wird und das Diagnosetool im Zustand ist.

2. A-posteriori-Wahrscheinlichkeit eines diagnostischen Fehlers des Typs – die Wahrscheinlichkeit, das Diagnoseobjekt in dem Zustand zu finden, vorausgesetzt, dass das Ergebnis „das Diagnoseobjekt ist in technischem Zustand“ (wenn =) erhalten wird, ist der Indikator der A-posteriori-Wahrscheinlichkeit, den technischen Zustand richtig zu bestimmen).

, (2.2)

wobei die Anzahl der Objektzustände ist.

3. Die Wahrscheinlichkeit der richtigen Diagnose D ist die Gesamtwahrscheinlichkeit, dass das Diagnosesystem den technischen Zustand ermittelt, in dem sich das Diagnoseobjekt tatsächlich befindet.

. (2.3)

4. Durchschnittliche Operationsdauer der Diagnose

Die mathematische Erwartung der Betriebsdauer von einem

Mehrfachdiagnose.

, (2.4)

wobei die durchschnittliche Betriebsdauer der Diagnose eines Objekts ist, das sich in einem Zustand befindet;

Die Betriebsdauer der Diagnose eines Objekts, das sich in einem Zustand befindet, vorausgesetzt, dass sich das Diagnosewerkzeug in einem Zustand befindet.

Der Wert beinhaltet die Dauer der Hilfsdiagnoseoperationen und die Dauer der eigentlichen Diagnose.

5. Die durchschnittlichen Diagnosekosten – die mathematische Erwartung der Kosten einer einzelnen Diagnose.

, (2.5)

wo sind die durchschnittlichen Kosten für die Diagnose eines Objekts, das sich in einem Zustand befindet;

Die Kosten für die Diagnose eines Objekts, das sich in einem Zustand befindet, vorausgesetzt, dass sich das Diagnosetool in einem Zustand befindet. Der Wert umfasst die Abschreibungskosten der Diagnose, die Kosten des Betriebs des Diagnosesystems und die Abschreibungskosten des Diagnoseobjekts.

6. Durchschnittliche Operationskomplexität der Diagnose - die mathematische Erwartung der Operationsarbeitsintensität einer einzelnen Diagnose

, (2.6)

wo ist die durchschnittliche operative Komplexität der Diagnose, wenn sich das Objekt in dem Zustand befindet;

Die betriebliche Komplexität der Diagnose eines Objekts, das sich in einem Zustand befindet, vorausgesetzt, dass sich das Diagnosewerkzeug in einem Zustand befindet.

7. Die Tiefe der Suche nach einem Fehler L - ein Merkmal der Suche nach einem Fehler, das durch Angabe der Komponente des Diagnoseobjekts oder seines Abschnitts mit einer Genauigkeit festgelegt wird, mit der der Ort des Fehlers bestimmt wird.

Betrachten wir nun den Testbarkeitsindikator. Die Rückverfolgbarkeit wird in den Phasen der Entwicklung und Herstellung sichergestellt und sollte in den technischen Spezifikationen für die Entwicklung und Modernisierung des Produkts festgelegt werden.

Dementsprechend werden die folgenden Prüfbarkeitsindikatoren und Formeln für ihre Berechnung festgelegt:

1. Der Vollständigkeitskoeffizient der Gebrauchstauglichkeitsprüfung (Funktionsfähigkeit, korrekte Funktion):

, (2.7)

wo ist die Gesamtausfallrate der getesteten Komponenten des Systems auf dem akzeptierten Teilungsniveau;

ist die Gesamtausfallrate aller Komponenten des Systems auf der akzeptierten Divisionsebene.

2. Suchtiefenkoeffizient:

, (2.8)

Wo ist die Anzahl der eindeutig unterscheidbaren Komponenten des Systems auf der akzeptierten Teilungsebene mit einer Genauigkeit, bis zu der der Ort des Fehlers bestimmt wird;

ist die Gesamtzahl der Komponenten des Systems auf der akzeptierten Teilungsebene mit einer Genauigkeit, bis zu der es erforderlich ist, den Ort des Fehlers zu bestimmen.

3. Diagnosetestlänge:

(2.9)

wo || - Anzahl der Testaktionen.

4. Durchschnittliche Zeit, um das System für die Diagnose durch eine bestimmte Anzahl von Spezialisten vorzubereiten:

, (2.10)

wo ist die durchschnittliche Installationszeit der Entfernung Messumformer und andere für die Diagnose notwendige Geräte;

- die durchschnittliche Zeit der Maschinendemontagearbeiten an den Systemen, die zur Vorbereitung der Diagnose erforderlich sind.

5. Durchschnittlicher Aufwand der Diagnosevorbereitung:

, (2.11)

wo ist der durchschnittliche Aufwand für die Installation und Entfernung von Wandlern und anderen Geräten, die für die Diagnose erforderlich sind;

- der durchschnittliche Aufwand der Installation - Demontagearbeiten am Objekt, um den Zugang zu Kontrollpunkten zu ermöglichen und das Objekt nach der Diagnose in seinen ursprünglichen Zustand zu versetzen.

6. Systemredundanzverhältnis:

(2.12)

wo ist das Volumen der Komponenten, die zur Diagnose des Systems eingeführt werden;

Die Masse oder das Volumen des Systems.

7. Vereinheitlichungskoeffizient von Schnittstellengeräten und -systemen mit Diagnosewerkzeugen:

(2.13)

wo ist die Anzahl der Geräte mit einheitlicher Schnittstelle.

Die Gesamtzahl der Schnittstellengeräte.

8. Der Vereinheitlichungskoeffizient der Parameter der Systemsignale:

(2.14)

Wobei - die Anzahl der einheitlichen Parameter der bei der Diagnose verwendeten Systemsignale;

Die Gesamtzahl der in der Diagnose verwendeten Signalparameter.

9. Der Koeffizient der Arbeitsintensität zur Vorbereitung des Systems für die Diagnose:

(2.15)

wo ist die durchschnittliche operative Komplexität der Diagnose des Systems;

Durchschnittlicher Aufwand, das System für die Diagnose vorzubereiten.

10. Der Verwendungskoeffizient spezieller Diagnoseinstrumente:

(2.16)

Wo ist die Gesamtmasse oder das Gesamtvolumen von Serien- und Spezialdiagnosewerkzeugen?

– Masse oder Volumen von speziellen Diagnoseinstrumenten.

11. Prüfbarkeitsgrad im Assessment:

Differential: (2.17)

wo ist der Wert des Prüfbarkeitsindikators des zu bewertenden Systems; - der Wert des Basisindikators der Prüfbarkeit.

Komplex, (2.18)

wo ist die Anzahl der Testbarkeitsindikatoren, deren Gesamtheit zur Bewertung des Niveaus der Testbarkeit verwendet wird;

Gewichtskoeffizient des Indikators der Prüfbarkeit.

3. ELEMENTE DIGITALER SYSTEME UND PROBLEME ZUR ERHÖHUNG IHRER ZUVERLÄSSIGKEIT

3.1. Digitale Systeme, die wichtigsten Kriterien für ihre Zuverlässigkeit

Die Hauptaufgabe moderner digitaler Systeme besteht darin, die Effizienz und Qualität der Informationsübertragung zu steigern. Die Lösung dieses Problems entwickelt sich in zwei Richtungen: Einerseits werden Verfahren zum Senden und Empfangen diskreter Nachrichten verbessert, um die Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit der übertragenen Informationen zu erhöhen und gleichzeitig die Kosten zu begrenzen, andererseits werden neue Verfahren dafür entwickelt Aufbau digitaler Systeme, die eine hohe Zuverlässigkeit ihrer Arbeit gewährleisten.

Dieser Ansatz erfordert die Entwicklung digitaler Systeme, die komplexe Regelalgorithmen unter Bedingungen zufälliger Einflüsse mit Anpassungsbedarf implementieren und die Eigenschaft der Fehlertoleranz besitzen.

Die Verwendung von LSI, VLSI und MPC für diese Zwecke ermöglicht es, eine hohe Effizienz von Informationsübertragungskanälen und die Fähigkeit sicherzustellen, die normale Funktion digitaler Systeme im Falle eines Ausfalls schnell wiederherzustellen.

Unter dem modernen digitalen System werden wir in Zukunft ein solches System verstehen, das auf der Basis von LSI, VLSI und MPC aufgebaut ist.

Das Blockdiagramm des digitalen Systems ist in Abbildung 3.1 dargestellt. Der sendende Teil des digitalen Systems führt eine Reihe von Transformationen einer diskreten Nachricht in ein Signal durch. Die Menge der Operationen, die mit der Umwandlung von übertragenen Nachrichten in ein Signal verbunden sind, wird als Übertragungsverfahren bezeichnet, das durch die Operatorrelation beschrieben werden kann

(3.1)

Wo ist der Betreiber des Übertragungsmodus?

Kodieroperator;

Modulationsoperator;

Zufälliger Vorgang des Auftretens von Ausfällen und Ausfällen im Sender.

Das Auftreten von Fehlern und Fehlern im Sender führt zu einer Verletzung der Bedingung >

Signale, die in einem Ausbreitungsmedium übertragen werden, werden darin gedämpft und verzerrt. Daher können die am Empfangspunkt ankommenden Signale erheblich von den vom Sender gesendeten abweichen.

Abb. 3.1. Strukturdiagramm eines digitalen Systems

Der Einfluss des Mediums auf die sich darin ausbreitenden Signale kann auch durch die Operatorrelation beschrieben werden

(3.2)

Wo ist der Betreiber des Vertriebsmediums?

Im Kommunikationskanal werden dem übertragenen Signal Störungen überlagert, so dass bei der Übertragung des Signals am Empfängereingang ein verzerrtes Signal wirkt:

, (3.3)

wo ist ein zufälliger Prozess, der einem der Geräusche entspricht;

Anzahl unabhängiger Störquellen.

Die Aufgabe des Empfängers besteht darin, aus dem empfangenen verzerrten Signal festzustellen, welche Nachricht übertragen wurde. Die Menge der Empfängeroperationen kann durch die Operatorrelation beschrieben werden:

(3.4)

wo ist der Operator der Empfangsmethode;

Demodulationsoperator;

Dekodierungsoperator;

Zufälliger Prozess des Auftretens von Fehlern und Fehlern im Empfänger.

Die Vollständigkeit der Übereinstimmung der übertragenen Sequenz hängt nicht nur von den Korrekturfähigkeiten der codierten Sequenz, dem Pegel des Signals und der Interferenz und ihrer Statistik, den Eigenschaften der Decodiergeräte ab, sondern auch von der Fähigkeit des digitalen Systems zur Korrektur Fehler durch Hardwarefehler und Fehler des Senders und Empfängers und . Der betrachtete Ansatz ermöglicht es uns, den Prozess der Informationsübertragung zu beschreiben mathematisches Modell, die es ermöglicht, den Einfluss verschiedener Faktoren auf die Effizienz digitaler Systeme zu identifizieren und Wege zur Verbesserung ihrer Zuverlässigkeit aufzuzeigen.

Es ist bekannt, dass alle digitalen Systeme nicht wiederherstellbar und wiederherstellbar sind. Das Hauptkriterium für die Zuverlässigkeit eines nicht wiederherstellbaren digitalen Systems ist die Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs:

(3.5)

ist die Wahrscheinlichkeit, dass in einem gegebenen Zeitintervall t kein Ausfall auftritt;

Wo -

? - Fehlerrate;

Die Anzahl der Elemente im digitalen System;

Die Ausfallrate eines Elements eines digitalen Systems.

Das Hauptkriterium für die Zuverlässigkeit wiederherstellbarer digitaler Systeme ist der Verfügbarkeitsfaktor

, (3.6)

die die Wahrscheinlichkeit charakterisiert, dass sich das System zu einem willkürlich gewählten Zeitpunkt in einem guten Zustand befindet;

Wo ist die mittlere Zeit bis zum Ausfall;

Dies ist der Mittelwert der Dauer des Dauerbetriebs des Systems zwischen zwei Ausfällen.

, (3.7)

wobei N die Gesamtzahl der Ausfälle ist;

Laufzeit zwischen () und Ausfall.

Wiederherstellungszeit. Durchschnittliche Systemausfallzeit, die durch das Finden und Beheben eines Fehlers verursacht wird.

, (3.8)

wo ist die Ausfalldauer.

wobei die Restaurationsintensität ist, charakterisiert die Anzahl der Restaurationen pro Zeiteinheit.

3.2. Möglichkeiten zur Verbesserung der Zuverlässigkeit digitaler Systeme

Moderne digitale Systeme sind komplexe geografisch verteilte technische Komplexe, die wichtige Aufgaben für die zeitnahe und qualitativ hochwertige Übertragung von Informationen erfüllen.

Die Wartung und Bereitstellung der notwendigen Reparatur- und Wiederherstellungsarbeiten für komplexe digitale Systeme ist ein wichtiges Thema.

Bei der Auswahl digitaler Systeme müssen Sie sicherstellen, dass deren Hersteller zur Implementierung bereit sind technischer Support während nicht nur der Garantie, sondern der gesamten Lebensdauer, d.h. vor Erreichen des Grenzzustandes. Daher müssen Betreiber bei der Kaufentscheidung für digitale Systeme die langfristigen Kosten für deren Wartung und Reparatur berücksichtigen.

Es ist zu beachten, dass die Qualität der angebotenen Dienste sowie die Höhe der Kosten, die der Betreibergesellschaft bei ihrer Tätigkeit entstehen, weitgehend von der Vorbereitung und Organisation des Prozesses der Wartung und Reparatur digitaler Systeme abhängen. Daher wird die Aufgabe, die Verfahren zur Wartung und Reparatur geografisch verteilter digitaler Systeme zu verbessern, immer wichtiger.

Es ist bekannt, dass die Anforderungen internationaler Standards im Bereich Qualität den Telekommunikationsbetreiber als Dienstleister dazu verpflichten, im Bereich Qualitätssysteme die Wartung und Reparatur digitaler Systeme einzubeziehen.

Wie die internationale Erfahrung der entwickelten Länder zeigt, in denen die Zeit der Massendigitalisierung des Telekommunikationsnetzes und der Einführung grundlegend neuer Dienste bereits vorbei ist, wird diese Aufgabe effektiv gelöst, indem eine entwickelte Infrastruktur für die organisatorische und technische Unterstützung geschaffen wird, die auch umfasst ein System von Servicezentren und Reparaturzentren.

Daher sollten Anbieter digitaler Systeme Zentren organisieren Kundendienst für die Durchführung der Garantie- und Nachgarantiewartung seiner Ausrüstung, ihres laufenden Betriebs und ihrer Reparatur.

Typischerweise umfasst die Struktur des Service-Center-Systems:

Das Hauptservicezentrum, das die Arbeit aller anderen Servicezentren koordiniert und in der Lage ist, die komplexesten Arten von Arbeiten auszuführen;

Regionale Servicezentren;

Technischer Dienst des Telekommunikationsbetreibers.

Wie die Praxis zeigt, treten jedoch neben der hohen Qualität der gelieferten Ausrüstung und ihrer breiten Funktionalität eine Reihe von Problemen auf:

Unzureichende (und teilweise fehlende) Entwicklung des Servicenetzes für die gelieferten digitalen Systeme;

Es gibt mehr digitale Systemanbieter als Servicezentren;

Die hohen Kosten für die Reparatur digitaler Systeme.

Diesbezüglich müssen Lieferanten angemessene Anforderungen an die Organisation der Wartung der gelieferten Geräte und den Zeitpunkt des Austauschs fehlerhafter Komponenten digitaler Systeme stellen.

Da der Komfort der Wartungsfunktionen digitaler Systeme von System zu System unterschiedlich ist, ist die Bedienung mit verschiedene Systeme erfordert einen unterschiedlichen Schulungsgrad des Servicepersonals. Wie die Praxis zeigt, bauen die Anbieter von Telekommunikationsgeräten ihre Strategie zur Organisation des Service-Supports auf unterschiedliche Weise auf:

Schaffung des Hauptservicezentrums für technischen Support;

Aufbau eines ausgebauten Netzes regionaler Unterstützungszentren;

Unterstützung durch ein Vertriebsnetz und eine Repräsentanz;

Unterstützung des Händlernetzes.
Derzeit gibt es eine Vielzahl von Formen, Methoden und Arten der Instandhaltung. Dienstleistungen für Kunden werden in vier verschiedenen Formen erbracht:

Selbstbedienung durch den Kunden selbst;

Vor-Ort-Service der Ausrüstung;

Service in Zentren, die nicht reparieren, sondern ersetzen;

Service in Reparaturzentren.

Besonders hervorzuheben ist, dass es derzeit kein einheitliches Konzept der Servicewartung gibt.

1. Einige Betreiberunternehmen sind der Meinung, dass die Hauptaufgabe darin besteht, Reparaturen zu beschleunigen, was durch den Austausch von Platinen und sogar Blöcken erreicht wird, die dann einen vollständigen Zyklus der Kontrolle und Wiederherstellung ihrer Leistung in mit einem Set ausgestatteten Reparaturzentren durchlaufen moderner Diagnosegeräte.

2. Andere Betreiberunternehmen setzen lieber auf Element-Level-Reparaturen, für die sie modernste Diagnosetools mit hoher Funktionskomplexität zur Fehlerlokalisierung einsetzen.

Daher ist ein integraler Bestandteil von Wartungs- und Reparatursystemen als System zur Verwaltung des Zustands digitaler Systeme ein System der technischen Diagnose. Gegenwärtig wird allgemein anerkannt, dass einer der wichtigsten Wege zur Verbesserung der Betriebssicherheit und letztendlich der Qualität der Funktion digitaler Systeme die Schaffung eines effektiven Systems der technischen Diagnose ist.

Die Lösung von Wartungs- und Reparaturaufgaben beinhaltet daher den Einsatz eines geeigneten Systems zur technischen Diagnose digitaler Systeme in der Phase ihres Betriebs, das eine zweistufige Fehlersuchstrategie in digitalen Systemen mit einer Suchtiefe bzw. einer Suchtiefe bieten soll typisches Ersatzelement (TEZ), Platine und Mikroschaltung. Unter Berücksichtigung der Erweiterung des Angebots digitaler Systeme besteht die Notwendigkeit, die Anforderungen an die Qualifikation des Wartungspersonals von technischen Diagnosesystemen, insbesondere für Service- und Reparaturzentren, zu reduzieren. Diagnosegeräte, die für diese Zentren bestimmt sind, sollten nach Möglichkeit die Mindestgewichts- und Größenangaben aufweisen und sicherstellen, dass die Besonderheiten jedes Diagnoseobjekts berücksichtigt werden.

Derzeit sind folgende Arbeitsschwerpunkte bekannt, um die Zuverlässigkeit der Funktion digitaler Systeme zu verbessern:

1. Zunächst einmal wird die Zuverlässigkeit durch die Verwendung hochzuverlässiger Komponenten erhöht. Diese Richtung ist mit erheblichen Kosten verbunden und bietet nur eine Lösung für das Problem der Zuverlässigkeit, nicht aber der Wartbarkeit. Eine einseitige Ausrichtung bei der Erstellung von Systemen auf hohe Zuverlässigkeit (durch Verwendung fortschrittlicherer Elementbasis und Baugruppen) zu Lasten der Wartbarkeit führt in vielen Fällen letztlich nicht zu einer Erhöhung des Verfügbarkeitsfaktors unter realen Betriebsbedingungen. Das liegt daran, dass selbst hochqualifizierte Spezialisten mit traditionellen technischen Diagnosewerkzeugen bis zu 70-80 % der aktiven Reparaturzeit mit der Suche und Lokalisierung von Fehlern in komplexen modernen digitalen Systemen verbringen.

2. Die zweite Richtung zur Erhöhung der Zuverlässigkeit ist die Duplizierung oder Redundanz von technischen Mitteln und Kommunikationswegen. Diese Richtung erfordert die Investition großer wirtschaftlicher und arbeitstechnischer Kosten, was letztendlich in einigen Fällen zu ungerechtfertigter Verschwendung führt, außerdem muss in diesem Fall eine erhöhte Zuverlässigkeit der Schaltgeräte selbst gewährleistet werden.

3. Diese Richtung ist mit der Verbesserung von Betriebs- und verbunden Spezifikationen, indem die Wartbarkeitsindikatoren durch technische Diagnose verbessert werden. Es sollte beachtet werden, dass es in den bestehenden digitalen Systemen keine Werkzeuge gibt, die eine sofortige Auswahl von Kanalfehlern aus Fehlern ermöglichen würden, die durch Hardwarequellen in den Sende- und Empfangsteilen (Modems, Codecs, Synchronisationsvorrichtungen usw.) verursacht werden. Bei solchen digitalen Systemen erfolgt die Erkennung der Ausfalltatsache, die Suche und Lokalisierung von Hardware-Fehlerquellen im Modus "Kommunikationsausfall". Darüber hinaus sind die meisten der vorhandenen Überwachungs- und Diagnosetools im Wartungs- und Reparaturmodus praktisch anwendbar, was zu einer großen räumlich-zeitlichen Lücke zwischen dem Auftreten und der Erkennung von Fehlern führt. Letzteres führt letztlich zu einem erheblichen wirtschaftlichen und zeitlichen Aufwand für das Auffinden und Lokalisieren des Ortes der Quelle und der Ursache von Störungen.

In diesem Zusammenhang ist es zur Verbesserung der Wartbarkeitsindikatoren erforderlich, spezielle Maßnahmen zur schnellen Erkennung des Auftretens von Fehlern aufgrund von Hardwarequellen, Suche und Lokalisierung als Orte für das Auftreten von Fehlern und Fehlern in den Blöcken vorzusehen digitale Systeme (Modems, Codecs, Synchronisationsgeräte usw.) usw.) und Fehlfunktionen im Funktionsdiagramm eines fehlerhaften Knotens.

Um digitale Systeme in einem technisch einwandfreien Zustand zu halten, wird ein Überwachungs- und Diagnosesubsystem geschaffen, bei dem es sich um eine Reihe von Software und Hardware handelt, die dazu bestimmt sind, ihren technischen Zustand zu diagnostizieren und das erforderliche Qualitätsniveau der Arbeit aufrechtzuerhalten (oder wiederherzustellen). Mittel zur Steuerung und Diagnose digitaler Systeme ermöglichen die Beschleunigung der komplexen Prozesse zur Erkennung und Beseitigung von Fehlern und zur Reduzierung der Ausfallzeiten der Geräte.

Zu den Elementen digitaler Systeme gehören Endgeräte, kanalbildende Geräte, Vermittlungssysteme usw.

Auf Abb. 3.2. das Blockdiagramm eines Elements eines digitalen Informationsübertragungssystems ist gezeigt, wo die Kontrollpunkte angegeben sind. Die Steuer- und Überwachungsvorrichtung steuert zusammen mit den Hau(USV) und dem Fehlerschutz (RCD) auch den Signalqualitätsdetektor (DKS), die Schnittstellenvorrichtung (US) und die Datenendgeräte (DTE). Die Kontrolle über digitale Systeme ermöglicht es Ihnen, sich zu identifizieren

Abb.3.2. Strukturdiagramm eines digitalen Übertragungssystemelements

Information

fehlerhafte Knoten, reduziert die Anzahl von Hardwarefehlern, reduziert Ausfallzeiten von Endgeräten.

Eine der Hauptaufgaben besteht darin, die Qualitätszustände diskreter Kanäle zu bewerten, die als Aufwärts- und Abwärtszustände klassifiziert werden.

Es ist bekannt, dass die Qualität diskreter Kanäle durch die Qualität der Informationsübertragung über die Kanäle geschätzt wird:

Bewertungsverfahren durch sekundärstatistische Merkmale von Signalen (Verzerrungen von Elementen, Signale von Löschfehlern);

Bewertungsverfahren durch Signalparameter;

Bewertungsverfahren durch Interferenzparameter.

Die Ergebnisse dieser Auswertungen werden sowohl zur Diagnose des technischen Zustands des Datenübertragungskanals als auch zur Verbesserung der Wiedergabetreue der empfangenen Signalfolge verwendet.

Das Teilsystem der technischen Diagnose besteht aus Hardware und Software, die eine Bewertung informativer Diagnosemerkmale liefern, die eine Diagnose der technischen Zustände digitaler Systeme ermöglichen, indem Diagnoseinformationen mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit und Tiefe verarbeitet werden.

usw.................

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TECHNISCHE DIAGNOSE DIGITALER SYSTEME

Lernprogramm

Taschkent 2006

Inhalt

• Einführung
• 1. Technischer Betrieb von digitalen Systemen und Geräten
• 3 . Elements digitaler Systeme und Probleme der Erhöhung ihrer Zuverlässigkeit
• 3.1 Digitale Systeme, die wichtigsten Kriterien für ihre Zuverlässigkeit
• 3.3 Analyse der Strategie zur Diagnose und Wiederherstellung des Zustands digitaler Systeme
• 4. Methoden zur Überwachung und Diagnose digitaler Systeme
• 4.1 Merkmale moderner digitaler Systeme als Kontroll- und Diagnoseobjekt
• 4.2 Analyse von Fehlermodellen digitaler Geräte
• 4.3 Arten und Methoden der Kontrolle und Diagnose
• 4.4 Eingebaute Steuerung digitaler Systeme
• 5. Technische Mittel zur Steuerung und Diagnose digitaler Geräte
• 5.1 Logiksonden und Stromanzeigen
• 5.2 Logikanalysatoren
• 5.3 Signaturanalysator
• 5.4 Technik zum Messen von Referenzsignaturen und Erstellen von Fehlerbehebungsalgorithmen unter Verwendung von Signaturanalysen
• Abschluss
• Liste der verwendeten Quellen
• Das Handbuch vermittelt die Grundlagen der Steuerung und technischen Diagnose digitaler Systeme, Analyse und Klassifizierung von Methoden und Mitteln der Steuerung und Diagnose. Die Analyse digitaler Systeme als Gegenstand der Diagnose, Modelle von Fehlfunktionen digitaler Geräte wird durchgeführt. Es wurde eine Bewertung der Wirksamkeit der eingebauten Steuerung digitaler Systeme vorgenommen. Berücksichtigt werden Fragen der technischen Umsetzung von Verfahren zur Überwachung und Diagnose digitaler Geräte auf Basis von Signaturanalysen.
• Das Lehrbuch richtet sich an Bachelor- und Masterstudenten, die sich mit Fragen der Wartung und Reparatur digitaler Systeme befassen, sowie an Spezialisten für technische Diagnose digitaler Geräte.

Einführung

In den letzten zehn Jahren haben sich digitale Systeme in Telekommunikationsnetzen weit verbreitet, darunter:

Netzelemente (SDH-Übertragungssysteme, digitale automatische Telefonvermittlungsstellen (ATS), Datenübertragungssysteme, Zugangsserver, Router, Endgeräte usw.);

Systeme zur Unterstützung des Netzwerkbetriebs (Netzwerkverwaltung, Verkehrssteuerung usw.);

Geschäftsprozessunterstützungssysteme und automatisierte Abrechnungssysteme (Abrechnungssysteme).

Die Inbetriebnahme digitaler Systeme stellt die Hauptaufgabe, deren qualitativ hochwertiges Funktionieren sicherzustellen. Zum Aufbau moderner digitaler Systeme wird eine Elementbasis verwendet, die auf der Verwendung von hochintegrierten Schaltungen (LSI), sehr hochintegrierten Schaltungen (VLSI) und Mikroprozessorsätzen (MPK) basiert, die die Effizienz von Systemen erheblich verbessern können - Steigerung der Produktivität und Zuverlässigkeit, Erweiterung der Funktionalität von Systemen, Reduzierung von Gewicht, Abmessungen und Stromverbrauch. Gleichzeitig hat der Übergang zur weitverbreiteten Verwendung von LSI, VLSI und MPC in modernen Telekommunikationssystemen neben unbestreitbaren Vorteilen eine Reihe ernsthafter Probleme bei ihrer Betriebswartung geschaffen, die hauptsächlich mit Steuer- und Diagnoseprozessen zusammenhängen. Denn die Komplexität und Anzahl der in Betrieb befindlichen digitalen Systeme wächst schneller als die Zahl des qualifizierten Wartungspersonals. Da jedes digitale System eine endliche Zuverlässigkeit hat, wird es notwendig, wenn darin Fehler auftreten, die spezifizierten Zuverlässigkeitsindikatoren schnell zu erkennen, zu beheben und wiederherzustellen. Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, dass traditionelle Methoden der technischen Diagnose entweder hochqualifiziertes Servicepersonal oder eine komplexe diagnostische Unterstützung erfordern. Es ist zu beachten, dass mit zunehmender Gesamtzuverlässigkeit digitaler Systeme die Anzahl der Ausfälle und Bedienereingriffe zur Fehlersuche abnimmt. Andererseits geht mit zunehmender Zuverlässigkeit digitaler Systeme tendenziell ein gewisser Kompetenzverlust bei der Fehlersuche beim Wartungspersonal einher. Dabei tritt ein bekanntes Paradoxon auf: Je zuverlässiger das digitale System, desto langsamer und ungenauer werden Fehler gefunden, denn Servicepersonal hat Schwierigkeiten, Erfahrungen bei der Fehlersuche und Fehlerlokalisierung in fortschrittlichen digitalen Systemen zu sammeln. Im Allgemeinen entfallen bis zu 70-80 % der Wiederherstellungszeit von ausgefallenen Systemen auf die Zeit der technischen Diagnose, die aus der Zeit der Suche und Lokalisierung ausgefallener Elemente besteht. Wie die betriebliche Praxis zeigt, sind Ingenieure heute jedoch nicht immer bereit, die Aufgaben des technischen Betriebs digitaler Systeme auf dem geforderten Niveau zu lösen. Die zunehmende Komplexität digitaler Systeme und die Bedeutung der Sicherstellung ihres qualitativ hochwertigen Funktionierens erfordern daher die Organisation ihres technischen Betriebs auf wissenschaftlicher Basis. In diesem Zusammenhang müssen Ingenieure, die mit dem technischen Betrieb digitaler Systeme befasst sind, nicht nur wissen, wie Systeme funktionieren, sondern auch wissen, wie sie nicht funktionieren, wie sich der Zustand der Nichtfunktionsfähigkeit äußert.

Entscheidend für die hohe Verfügbarkeit digitaler Systeme ist die Verfügbarkeit von Diagnosetools, die eine schnelle Fehlersuche und -lokalisierung ermöglichen. Dies erfordert, dass Ingenieure gut darin geschult sind, das Auftreten von ungesunden Zuständen und Fehlern zu verhindern und zu erkennen, d.h. mit den Zielen, Zielen, Grundsätzen, Methoden und Mitteln der technischen Diagnostik vertraut waren. Sie wussten, wie man sie richtig auswählt, anwendet und unter Betriebsbedingungen effektiv einsetzt. Dieses Handbuch zum Studiengang „Technische Diagnostik digitaler Systeme“ soll auf die Probleme und Aufgaben der Technischen Diagnostik in der Vorbereitung auf Bachelor- und Masterstudiengänge im Bereich Telekommunikation aufmerksam machen.

digitale Systemdiagnosesteuerung

1. Technischer Betrieb von digitalen Systemen und Geräten

1.1 Lebenszyklus digitaler Systeme

Digitale Geräte und Systeme werden wie andere technische Systeme geschaffen, um den spezifischen Bedürfnissen von Menschen und Gesellschaft gerecht zu werden. Ein objektiv digitales System ist durch eine hierarchische Struktur, die Verbindung mit der äußeren Umgebung, die Verbindung der Elemente, aus denen die Subsysteme bestehen, das Vorhandensein von Kontroll- und Exekutivorganen usw. gekennzeichnet.

Dabei bilden alle Veränderungen in einem digitalen System, beginnend mit dem Moment seiner Entstehung (Entstehung des Entstehungsbedarfs) bis zur vollständigen Nutzung, einen Lebenszyklus (LC), der durch eine Vielzahl von Prozessen gekennzeichnet ist und einschließlich verschiedener Stufen und Stufen. Tabelle 1.1 zeigt einen typischen Lebenszyklus eines digitalen Systems.

Der Lebenszyklus eines digitalen Systems ist eine Reihe von Forschung, Entwicklung, Herstellung, Handhabung, Betrieb und Entsorgung des Systems vom Beginn der Untersuchung der Möglichkeiten seiner Entstehung bis zum Ende seiner bestimmungsgemäßen Verwendung.

Die Bestandteile des Lebenszyklus sind:

die Phase der Forschung und des Entwurfs digitaler Systeme, in der die Forschung und Entwicklung des Konzepts durchgeführt werden, die Bildung eines Qualitätsniveaus, das den Errungenschaften des wissenschaftlichen und technologischen Fortschritts entspricht, die Entwicklung der Entwurfs- und Arbeitsdokumentation, die Herstellung und Prüfung eines Prototyps, die Entwicklung einer funktionierenden Designdokumentation;

die Phase der Herstellung digitaler Systeme, einschließlich: technologische Vorbereitung der Produktion; Einrichtung der Produktion; Vorbereitung von Produkten für Transport und Lagerung;

die Phase des Produktumlaufs, die die maximale Erhaltung der Qualität der Endprodukte während des Transports und der Lagerung organisiert;

das Betriebsstadium, in dem die Qualität des Systems realisiert, aufrechterhalten und wiederhergestellt wird, dazu gehören: bestimmungsgemäße Verwendung gemäß dem Zweck; technischer Service; Reparatur und Wiederherstellung nach einem Ausfall.

Abbildung 1.1 zeigt eine typische Verteilung von Stadien und Stadien des Lebenszyklus eines digitalen Systems. Wir betrachten die Aufgaben, die sich in der Phase des Lebenszyklus ergeben, die mit dem Betrieb digitaler Systeme verbunden ist. Der Betrieb des Systems ist also die Phase des Lebenszyklus, in der seine Qualität realisiert (funktionale Nutzung), gewartet (Wartung) und wiederhergestellt (Wartung und Reparatur) wird.

Der Teil des Betriebs, der Transport, Lagerung, Wartung und Reparatur umfasst, wird als technischer Betrieb bezeichnet.

Tabelle 1.1

Phasen des Lebenszyklus eines digitalen Systems

Explorative Forschung	Wissenschaftliche Forschungsarbeit (F&E)	Experimentelle Designentwicklung (F&E)	industrielle Produktion	Ausbeutung
1. Darlegung des wissenschaftlichen Problems 2. Analyse von Veröffentlichungen zum untersuchten Problem 3. Theoretisch Forschung und Entwicklung der wissenschaftlichen Konzepte (Forschung	1. Entwicklung technisch Aufträge für die Forschung 2. Formalisierung technische Idee 3. Marktforschung 4. Technisch wirtschaftlich Rechtfertigung	1. Entwicklung von technischen Aufgaben für OKR Skizzenentwicklung 3. Erstellen von Layouts 4. Entwicklung von technischen 5. Erstellen Sie einen Arbeiter 6. Herstellung erfahren Proben, ihre Prüfung 7. Anpassung Design Dokumentation (CD) auf Ergebnis Herstellung u Prüfung von erfahrenen Proben 8. Technische Ausbildung, Produktion	1. Herstellung und Gerichtsverhandlung Installation 2. Korrektur Design Dokumentation Ergebnisse Herstellung u Prüfungen Installation 3. Seriell Produktion	1. Einlaufen 2. Normal Ausbeutung 3. Alterung 4. Reparieren bzw Entsorgung

Abb.1.1 Lebenszyklus eines digitalen Systems

1.2 Die Hauptaufgaben der Theorie des technischen Betriebs digitaler Systeme

Die Einteilung der Hauptaufgaben des technischen Betriebs digitaler Systeme ist in Abbildung 1.2 dargestellt. Die Theorie des technischen Betriebs von Systemen betrachtet mathematische Modelle von Degradationsprozessen im Betrieb von Systemen, Alterung und Verschleiß von Komponenten, Methoden zur Berechnung und Bewertung der zuverlässigen Funktion von Systemen, die Theorie der Diagnose und Vorhersage von Ausfällen und Fehlfunktionen in Systemen, die Theorie von optimalen Präventionsmaßnahmen, die Theorie der Wiederherstellung und Methoden zur Steigerung der technischen Ressourcen von Systemen usw. Da diese Prozesse hauptsächlich stochastischer Natur sind, werden zur Entwicklung ihres mathematischen Modells analytische Methoden der Zufallsprozesstheorie und der Warteschlangentheorie verwendet. Gegenwärtig werden die statistische Theorie der Entscheidungsfindung und die statistische Theorie der Mustererkennung erfolgreich für die gleichen Zwecke eingesetzt.

Mit neuen Richtungen mathematische Theorie Zufällige Prozesse bei der Entwicklung von Modellen der Prozesse des technischen Betriebs von Systemen ermöglichen es uns, unser Wissen erheblich zu erweitern und Prozesse erfolgreich zu verwalten, um die Effizienz des Funktionierens zu steigern und die Leistung ziemlich komplexer digitaler Systeme zu verbessern.

Abb. 1.2 Einteilung der Aufgaben des technischen Betriebs digitaler Systeme

Daher werden in der ersten Phase des Studiums folgende Aufgaben gelöst: optimales Management betrieblicher Prozesse, Entwicklung optimaler Modelle für den Betrieb digitaler Systeme, Erstellung optimaler Pläne für die Organisation der Wartung, Auswahl optimaler vorbeugender Verfahren, Entwicklung von Methoden zur effektiven technischen Diagnose und Prognose des technischen Zustands von Anlagen.

Wie in angegeben, besteht die Hauptaufgabe der Betriebstheorie darin, die Zustände komplexer Systeme oder technischer Geräte wissenschaftlich vorherzusagen und unter Verwendung spezieller Modelle und mathematischer Methoden zur Analyse und Synthese dieser Modelle Empfehlungen für die Organisation ihres Betriebs zu entwickeln. Es ist zu beachten, dass bei der Lösung des Hauptproblems des Betriebs ein probabilistisch-statistischer Ansatz verwendet wird, um die Zustände komplexer Systeme vorherzusagen und zu steuern und betriebliche Prozesse zu modellieren. Daher wird die Theorie des Betriebs digitaler Systeme in dieser Zeit schnell gebildet und intensiv entwickelt.

Der technische Betrieb digitaler Systeme reduziert sich auf die Optimierung der Aktivität von Mensch-Maschine-Systemen und Verfahren zur Manipulation menschlicher Einflüsse auf die Funktionsweise von Systemen. Daher können die Betriebsmodi digitaler Systeme (Abb. 1.2) je nach Beziehung des Mensch-Maschine-Systems unterschieden werden: Voroperationsmodi von Systemen, Betriebsmodi von Systemen, Wartungsmodi und Reparaturmodi von Systemen.

Die Modi unterscheiden sich in bestimmten Stufen und Phasen, die Art der Verfahren für die Kontrollmaßnahmen des technischen Personals auf das Funktionieren von Systemen.

Die Betriebsarten hängen hauptsächlich von der Qualität der Elementbasis der Systeme, dem Grad der Nutzung der Mikroprozessortechnologie als Teil der Ausrüstung, dem Komplex der Steuer- und Messausrüstung, dem Ausbildungsgrad des technischen Personals sowie anderen damit verbundenen Umständen ab bis hin zur Bereitstellung von Ersatzelementen der Systeme. Außerdem werden die Betriebsarten durch die grundlegenden Anforderungen an digitale Systeme bestimmt: Treue der Informationsübertragung, Verzögerungszeit bei der Informationslieferung, Zuverlässigkeit der Informationslieferung.

Der Betrieb von Anlagen ist der Vorgang der bestimmungsgemäßen Verwendung unter Erhaltung des technisch einwandfreien Zustandes der Anlagen, der aus einer Kette verschiedener aufeinander folgender und geplanter Tätigkeiten besteht: Wartung, Vorbeugung, Kontrolle, Instandsetzung etc.

Die Wartung von Anlagen (Abb. 1.2) ist durch drei Hauptphasen gekennzeichnet: vorbeugende Wartung, Überwachung und Bewertung des technischen Zustands, Organisation der Wartung. Der Einfluss einzelner Instandhaltungsschritte auf die Zuverlässigkeit von Anlagen ist sehr schwer zu bestimmen, aber es ist bekannt, dass sie einen erheblichen Einfluss auf die Qualität und Zuverlässigkeit der Anlagen haben.

Die Überwachung und Bewertung des technischen Zustands von Systemen erfolgt durch Überwachung der Funktionsqualität von Systemknoten, Methoden der technischen Diagnose von Fehlern und Fehlfunktionen sowie der Implementierung von Algorithmen zur Vorhersage von Fehlern in Systemen.

1.3 Allgemeine Grundsätze Aufbau eines Systems des technischen Betriebs

Die allgemeine Aufgabe des technischen Betriebssystems (STE) besteht darin, den unterbrechungsfreien Betrieb digitaler Systeme sicherzustellen, daher ist die Hauptrichtung in der Entwicklung des STE die Automatisierung der wichtigsten technologischen Betriebsprozesse. Die funktionale Aufgabe des technischen Betriebs ist die Entwicklung von Steuerungsmaßnahmen, die den Einfluss externer und interner Umgebungen kompensieren, um einen gegebenen technischen Zustand digitaler Systeme aufrechtzuerhalten. Diese allgemeine Funktion ist zweigeteilt: allgemeiner Betrieb – Verwaltung des Zustands der externen Umgebung und technischer Betrieb – Verwaltung des Zustands der internen Umgebung. Gleichzeitig besteht die Verwaltung des Zustands der internen Umgebung in der Verwaltung ihres technischen Zustands.

Eine mögliche Struktur eines automatisierten STE ist in Abb. 1.3 dargestellt.

Abb.1.3 Strukturschema des automatisierten Systems für den technischen Betrieb: PNRM - Subsystem für Inbetriebnahme und Reparaturarbeiten; STX - Subsystem für Versorgung, Transport und Lagerung; SOISTE - STE Informationserfassungs- und Verarbeitungssubsystem; TTD - Subsystem der testtechnischen Diagnostik; EOSTE - Subsystem der ergonomischen Unterstützung von STE; USTE - Subsystem der Kontrolle von STE.

ASTE besteht aus zwei Subsystemen: dem Subsystem Technischer Betrieb bei der Bereitstellung und Nutzung digitaler Systeme (TEPI) und dem Subsystem Technischer Betrieb bei bestimmungsgemäßer Nutzung digitaler Systeme (TEIN). Jedes dieser Subsysteme enthält eine Reihe von Elementen, von denen die wichtigsten in Abbildung 1.3 dargestellt sind.Detaillierter sind die Funktionen der Subsysteme in Tabelle 1.2 angegeben.

Tabelle 1.2

Teilsystem	Hauptfunktionen
	Organisation der Inbetriebnahme neu eingeführter digitaler Systeme, sowie aktueller, mittlerer u Überholung
	Platzierung und Nachschub von Ersatzteilen, Versorgungsbasen und Fabriken von Herstellern von Ersatzteilen, Transport und Lagerung von Ersatzteilen
	Planung des Einsatzes digitaler Systeme und Pflege der Betriebsdokumentation, Erfassung und Verarbeitung von Betriebsdaten, Entwicklung von Empfehlungen zur Verbesserung des STE
	Ermittlung des technischen Zustands, Erkennung eines Fehlers mit vorgegebener Tiefe, Interaktion mit dem Teilsystem der funktionalen technischen Diagnose (FTD)
	Durchführung eines Teils der TTD-Funktionen, die eine menschliche Beteiligung erfordern, Bereitstellung einer Zwei-Wege-Kommunikation im System "Mensch-Maschine", Teilnahme an laufenden Reparaturen, die ohne Betriebsunterbrechung durchgeführt werden
	Bestimmung der Reihenfolge von TTD- und EOSTE-Aufgaben für bestimmte Bedingungen, Verwaltung des Wiederherstellungsprozesses, Verarbeitung der Ergebnisse der Durchführung von TTD- und EOSTE-Aufgaben, Organisation der Interaktion mit anderen Elementen digitaler Systeme

Das Vorhandensein von STE kann die Zeit zum Erkennen von Fehlern in digitalen Systemen erheblich verkürzen und auf der Grundlage von Steuerinformationen über den Zustand von Systemen das Auftreten von Ausfallzeiten in seinem Betrieb verhindern. Zu diesem Zweck werden Zentren für den technischen Betrieb digitaler Systeme organisiert, die die in Abb. 1.4 angegebenen Funktionen erfüllen.

In modernen digitalen Systemen ist eine statistische Wartungsmethode üblich, die darin besteht, dass Reparatur- und Wiederherstellungsarbeiten beginnen, nachdem die Funktionsqualität einen kritischen Wert erreicht hat. Wenn bei der Überwachung des Zustands der Elemente der Systeme Anzeichen einer Verschlechterung der Funktionsqualität auftreten, werden sie vom Netzwerk getrennt, um die Arbeitsfähigkeit wiederherzustellen.

Die Steuerung des Funktionierens digitaler Systeme erfolgt durch eine Reihe von Parametern, die ihre Leistung charakterisieren.

Die Steuerung der Funktionsweise digitaler Systeme erfolgt nach folgenden Merkmalen; Treue der Nachrichtenübermittlung; Nachrichtenübermittlungszeit; die Wahrscheinlichkeit der rechtzeitigen Zustellung von Nachrichten; durchschnittliche Nachrichtenübermittlungszeit usw. Das allgemeine Schema der funktionalen Steuerung ist in Abb. 1.5 dargestellt.

Abb.1.4 Hauptfunktionen des technischen Betriebszentrums

Abb.1.5 Algorithmus des Systems der Funktionsdiagnostik eines digitalen Systems

2. Grundlagen der Steuerung und technischen Diagnose digitaler Systeme

2.1 Grundlegende Konzepte und Definitionen

Einer der meisten effektive Wege Die Verbesserung der betrieblichen und technischen Eigenschaften digitaler Systeme, die in modernen Telekommunikationssystemen eine beherrschende Stellung eingenommen haben, ist der Einsatz von Methoden und Mitteln zur Steuerung und technischen Diagnose während ihres Betriebs.

Die technische Diagnose ist ein Wissensgebiet, das es ermöglicht, die fehlerhaften und betriebsbereiten Zustände von Systemen mit einer bestimmten Zuverlässigkeit zu trennen, und ihr Zweck ist es, Fehler zu lokalisieren und das System in einen gesunden Zustand wiederherzustellen. Aus Sicht eines systematischen Ansatzes ist es ratsam, die Mittel zur Kontrolle und technischen Diagnose als integralen Bestandteil des Wartungs- und Reparatursubsystems, dh des technischen Betriebssystems, zu betrachten.

Berücksichtigen Sie die grundlegenden Konzepte und Definitionen, die zur Beschreibung und Charakterisierung der Kontroll- und Diagnoseverfahren verwendet werden.

Technisch Service- Dies ist eine Reihe von Arbeiten (Operationen), um das System in gutem oder betriebsbereitem Zustand zu erhalten.

Reparatur- eine Reihe von Operationen zur Wiederherstellung des Zustands und der Ressourcen des Systems oder seiner Komponenten.

Wartbarkeit- Eigenschaft des Systems, die in der Anpassungsfähigkeit an die Vorbeugung und Erkennung der Ursachen seiner Ausfälle und die Wiederherstellung eines funktionsfähigen Zustands durch Durchführung von Wartungs- und Reparaturarbeiten besteht.

Abhängig von der Komplexität und dem Umfang der Arbeiten sowie der Art der Störungen werden zwei Arten der Reparatur digitaler Systeme angeboten:

außerplanmäßige Wartung des Systems;

ungeplante durchschnittliche Systemreparatur.

Aktuell Reparatur- Reparatur, die zur Sicherstellung oder Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit der Anlage durchgeführt wird und im Austausch oder in der Wiederherstellung ihrer Einzelteile besteht.

Durchschnitt Reparatur- Reparatur zur Wiederherstellung der Betriebsfähigkeit und teilweise Wiederherstellung der Ressource mit Austausch oder Wiederherstellung von Komponenten eines begrenzten Umfangs und Kontrolle des technischen Zustands der Komponenten, durchgeführt in dem Umfang, der in den behördlichen und technischen Unterlagen festgelegt ist.

Eines der wichtigsten Konzepte in der technischen Diagnostik ist

technischer Zustand des Objekts.

Technisch Zustand- eine Reihe von Eigenschaften eines Objekts, die sich im Produktions- oder Betriebsprozess ändern können und zu einem bestimmten Zeitpunkt durch die in den behördlichen und technischen Unterlagen festgelegten Zeichen gekennzeichnet sind.

Kontrolle technisch Zustände- Bestimmung der Art des technischen Zustands.

Sicht technisch Zustände- eine Reihe von technischen Bedingungen, die die Anforderungen erfüllen (oder nicht erfüllen), die die Gebrauchstauglichkeit, Betriebsfähigkeit oder korrekte Funktionsweise des Objekts bestimmen.

Es gibt folgende Arten von Objektzuständen:

guter oder schlechter Zustand,

Arbeits- oder Nichtarbeitszustand,

Voll- oder Teilbetrieb.

Wartungsfähig- technischer Zustand, in dem das Objekt alle festgelegten Anforderungen erfüllt.

Defekt- technischer Zustand, in dem das Objekt nicht mindestens eine der festgelegten Anforderungen an regulatorische Eigenschaften erfüllt.

bearbeitbar- technischer Zustand, in dem das Objekt die angegebenen Funktionen ausführen kann, wobei die Werte der angegebenen Parameter innerhalb der festgelegten Grenzen bleiben.

Nicht umsetzbar - ein technischer Zustand, in dem der Wert mindestens eines bestimmten Parameters, der die Fähigkeit eines Objekts charakterisiert, bestimmte Funktionen auszuführen, nicht den festgelegten Anforderungen entspricht.

Richtig Funktion- ein technischer Zustand, in dem das Objekt alle zum gegenwärtigen Zeitpunkt erforderlichen geregelten Funktionen erfüllt, während die Werte der angegebenen Parameter für ihre Implementierung innerhalb der festgelegten Grenzen gehalten werden.

Falsch Funktion- ein technischer Zustand, in dem das Objekt einen Teil der derzeit erforderlichen regulierten Funktionen nicht erfüllt oder die Werte der angegebenen Parameter für ihre Implementierung nicht innerhalb der festgelegten Grenzen beibehält.

Aus den Definitionen der technischen Zustände des Objekts folgt, dass das Objekt im Gesundheitszustand immer betriebsbereit ist, im Gesundheitszustand in allen Modi korrekt funktioniert und im Zustand der Fehlfunktion funktionsunfähig und außer Betrieb ist Befehl. Ein ordnungsgemäß funktionierendes Objekt kann funktionsunfähig und daher fehlerhaft sein. Ein gesundes Objekt kann auch fehlerhaft sein.

Betrachten Sie einige Definitionen im Zusammenhang mit dem Konzept der Testbarkeit und der technischen Diagnose.

Rückverfolgbarkeit- eine Eigenschaft eines Objekts, die seine Eignung zur Überwachung durch festgelegte Mittel charakterisiert.

Index Rückverfolgbarkeit - quantitative Eigenschaft Prüfbarkeit.

Eben Rückverfolgbarkeit- relatives Merkmal der Testbarkeit, basierend auf einem Vergleich des Satzes von Testbarkeitsindikatoren des bewerteten Objekts mit dem entsprechenden Satz von Basisindikatoren.

Technisch diagnostizieren- der Prozess der Bestimmung des technischen Zustands eines Objekts mit einer bestimmten Genauigkeit.

Suchen Defekt- Diagnose, deren Zweck es ist, den Ort und gegebenenfalls die Ursache und Art des Fehlers zu bestimmen.

Prüfen diagnostizieren- eine oder mehrere Testaktionen und die Reihenfolge ihrer Ausführung, die Diagnosen bieten.

Prüfer prüfen- ein diagnostischer Test zur Überprüfung der Gebrauchstauglichkeit oder Funktionsfähigkeit eines Objekts.

Prüfen suchen Defekt- diagnostischer Test, um einen Defekt zu finden.

System technisch diagnostizieren- eine Reihe von Mitteln und ein Diagnoseobjekt und gegebenenfalls Ausführende, die für die Diagnose vorbereitet oder gemäß den in der entsprechenden Dokumentation festgelegten Regeln durchgeführt werden.

Das Ergebnis der Diagnose ist ein Rückschluss auf den technischen Zustand des Objekts, gegebenenfalls unter Angabe von Ort, Art und Ursache des Mangels. Die Anzahl der Zustände, die als Ergebnis der Diagnose unterschieden werden müssen, wird durch die Tiefe der Fehlersuche bestimmt.

Tiefe suchen Fehlfunktionen- der Detaillierungsgrad der technischen Diagnose, der angibt, an welcher Komponente des Objekts der Fehlerort festgestellt wird.

2.2 Aufgaben und Einteilung technischer Diagnosesysteme

Zunehmend steigende Anforderungen an die Zuverlässigkeit digitaler Systeme erfordern die Erstellung und Implementierung von moderne Methoden und technische Kontroll- und Diagnosemittel für verschiedene Phasen des Lebenszyklus. Wie bereits erwähnt, hat der Übergang zur weit verbreiteten Verwendung von LSI, VLSI und MPC in digitalen Systemen neben unbestreitbaren Vorteilen eine Reihe ernsthafter Probleme bei deren Betriebswartung geschaffen, die hauptsächlich mit Überwachungs- und Diagnoseprozessen zusammenhängen. Es ist bekannt, dass die Kosten für die Fehlerbehebung in der Produktionsphase 30% bis 50% der Gesamtkosten der Herstellung von Geräten ausmachen. In der Phase des Betriebs entfallen mindestens 80 % der Wiederherstellungszeit eines digitalen Systems auf die Suche nach einem fehlerhaften austauschbaren Element. Im Allgemeinen steigen die mit der Erkennung, Fehlersuche und Behebung einer Fehlfunktion verbundenen Kosten mit dem Durchlaufen einer Fehlfunktion durch jede technologische Stufe und von der Eingangskontrolle integrierter Schaltungen bis zur Erkennung eines Fehlers in der Betriebsphase um den Faktor 10 sind 1000 mal teurer. Eine erfolgreiche Lösung eines solchen Problems ist nur auf der Grundlage eines integrierten Ansatzes für die Probleme der Überwachungsdiagnose möglich, da Diagnosesysteme in allen Phasen des Lebens eines digitalen Systems verwendet werden. Dies erfordert eine weitere Intensivierung der Instandhaltungs-, Sanierungs- und Instandsetzungsarbeiten in der Produktions- und Betriebsphase.

Die allgemeinen Aufgaben der Überwachung und Diagnose digitaler Systeme und ihrer Komponenten werden üblicherweise aus der Sicht der Hauptstadien Entwicklung, Produktion und Betrieb betrachtet. Neben allgemeinen Ansätzen zur Lösung dieser Probleme gibt es auch signifikante Unterschiede aufgrund der spezifischen Merkmale, die diesen Phasen innewohnen. In der Entwicklungsphase digitaler Systeme werden zwei Aufgaben der Steuerung und Diagnose gelöst:

1. Gewährleistung der Testbarkeit des digitalen Systems als Ganzes und seiner Komponenten.

2. Debugging, Überprüfung der Funktionsfähigkeit und Leistungsfähigkeit der Komponenten und des digitalen Systems als Ganzes.

Bei der Überwachung und Diagnose in den Produktionsbedingungen eines digitalen Systems werden folgende Aufgaben gelöst:

1. Identifizierung und Aussortierung fehlerhafter Komponenten und Baugruppen in den frühen Phasen der Fertigung.

2. Sammlung und Analyse von statistischen Informationen über Defekte und Fehlerarten.

3. Reduzierung der Arbeitsintensität und dementsprechend der Kontroll- und Diagnosekosten.

Steuerung und Diagnose eines digitalen Systems unter Betriebsbedingungen haben folgende Merkmale:

1. In den meisten Fällen reicht es aus, Fehler auf der Ebene einer strukturell entfernbaren Einheit, in der Regel eines typischen Ersatzelements (TEZ), zu lokalisieren.

2. Es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass zum Zeitpunkt der Reparatur nicht mehr als eine Fehlfunktion auftritt.

3. Die meisten digitalen Systeme bieten einige Überwachungs- und Diagnosefunktionen.

4. Eine frühzeitige Erkennung von Vorausfallbedingungen bei vorbeugenden Inspektionen ist möglich.

Für den Gegenstand der technischen Diagnostik sind daher Art und Zweck des diagnostischen Systems festzulegen. Dementsprechend ergeben sich folgende Hauptanwendungsgebiete von Diagnosesystemen:

a) in der Phase der Herstellung des Objekts: im Anpassungsprozess, im Abnahmeprozess;

b) in der Betriebsphase der Anlage; während der Wartung während des Gebrauchs, während der Wartung während der Lagerung, während der Wartung während des Transports;

c) bei der Reparatur des Produkts: vor der Reparatur, nach der Reparatur.

Diagnosesysteme sollen eine oder mehrere Aufgaben lösen: Überprüfung der Funktionsfähigkeit; Gesundheitschecks; Funktionsprüfungen: Fehlersuche. Die Bestandteile des Diagnosesystems sind dabei: der Gegenstand der technischen Diagnose, worunter ein Gegenstand oder dessen Bestandteile verstanden werden, dessen technischer Zustand ermittelt werden soll, technische Diagnosewerkzeuge, ein Satz von Messinstrumenten, Mittel des Umschaltens und Ankoppelns an das Objekt.

Die technische Diagnose (TD) wird im technischen Diagnosesystem (STD) durchgeführt, das eine Reihe von Mitteln und ein Objekt der Diagnose und gegebenenfalls Ausführende ist, die für die Diagnose vorbereitet und gemäß den in der Dokumentation festgelegten Regeln durchgeführt werden .

Die Komponenten des Systems sind:

ein Objekt technisch diagnostizieren(OTD), worunter ein System oder dessen Komponenten zu verstehen ist, dessen technischer Zustand ermittelt werden soll, und Einrichtungen technisch diagnostizieren - eine Reihe von Messinstrumenten, Schaltmitteln und Schnittstellen mit OTD.

System technisch diagnostizieren arbeitet nach dem TD-Algorithmus, der eine Reihe von Diagnoseanweisungen ist.

Die Bedingungen für die Durchführung von TD, einschließlich der Zusammensetzung der Diagnoseparameter (DP), ihrer maximal zulässigen minimalen und maximalen Vorausfallwerte, der Häufigkeit der Diagnose eines Produkts und der Betriebsparameter der verwendeten Mittel, bestimmen die Art der technischen Diagnose und Kontrolle .

Diagnoseparameter (Attribut) - ein Parameter, der in der vorgeschriebenen Weise verwendet wird, um den technischen Zustand eines Objekts zu bestimmen.

Technische Diagnosesysteme (STD) können sich in ihrem Zweck, Aufbau, Einbauort, Aufbau, Design, Schaltungslösungen unterscheiden. Sie können nach einer Reihe von Merkmalen klassifiziert werden, die ihren Zweck, ihre Aufgaben, ihre Struktur und ihre Zusammensetzung technischer Mittel bestimmen:

je nach Abdeckungsgrad der CTD; durch die Art der Interaktion zwischen dem CTD und dem System der technischen Diagnose und Kontrolle (STDC); über die eingesetzten Mittel der technischen Diagnose und Kontrolle; je nach Automatisierungsgrad des OTD.

Je nach Abdeckungsgrad lassen sich technische Diagnosesysteme in lokal und allgemein einteilen. Lokale Systeme werden als technische Diagnosesysteme verstanden, die eine oder mehrere der oben genannten Aufgaben lösen – Bestimmung der Funktionsfähigkeit oder Auffinden der Fehlerstelle. Allgemein - sie nennen technische Diagnosesysteme, die alle Aufgaben der Diagnose lösen.

Entsprechend der Art der Interaktion des OTD mit den Mitteln der technischen Diagnose (SrTD) werden technische Diagnosesysteme unterteilt in:

Systeme Mit funktionell diagnostischklebrig, bei denen die Lösung diagnostischer Aufgaben im Prozess des bestimmungsgemäßen Funktionierens der DTD erfolgt, und Systemen mit Testdiagnose, bei denen die Lösung diagnostischer Probleme in einem speziellen Betriebsmodus der DTD durch Anwendung erfolgt Testsignale dazu.

Nach den verwendeten Mitteln der technischen Diagnose kann das TD-System unterteilt werden in:

Systeme mit universellen Mitteln von TDK (zum Beispiel ein Computer);

Systeme co spezialisiert bedeutet(Stände, Simulatoren, spezialisierte Computer);

Systeme Mit extern bedeutet, bei der Mittel und DTD strukturell voneinander getrennt sind;

Systeme co eingebaut bedeutet, bei der OTD und STD strukturell ein Produkt darstellen.

Je nach Automatisierungsgrad kann das technische Diagnosesystem unterteilt werden in:

automatisch, bei dem der Prozess der Informationsbeschaffung über den technischen Zustand des OTD ohne menschliche Beteiligung erfolgt;

automatisiert bei denen die Entgegennahme und Verarbeitung von Informationen unter teilweiser Beteiligung einer Person erfolgt;

nicht automatisiert ( Handbuch), bei dem der Empfang und die Verarbeitung von Informationen von einem menschlichen Bediener durchgeführt werden.

Die Mittel der technischen Diagnostik lassen sich ähnlich klassifizieren: automatisch; automatisiert; Handbuch.

Im Hinblick auf den Gegenstand der technischen Diagnose sollten Diagnosesysteme: schleichende Ausfälle verhindern; implizite Fehler identifizieren; Suchen Sie nach fehlerhaften Knoten, Blöcken, Baugruppen und lokalisieren Sie die Fehlerstelle.

2.3 Diagnose- und Prüfbarkeitsanzeigen

Wie bereits erwähnt, beinhaltet der Prozess der Bestimmung des technischen Zustands eines Objekts während der Diagnose die Verwendung von Diagnoseindikatoren.

Diagnoseindikatoren stellen eine Reihe von Merkmalen eines Objekts dar, die zur Beurteilung seines technischen Zustands verwendet werden. Diagnoseindikatoren werden während des Entwurfs, des Testens und des Betriebs des Diagnosesystems bestimmt und beim Vergleich verschiedener Optionen für das letztere verwendet. Gemäß den folgenden diagnostischen Indikatoren werden festgestellt:

1. Fehlerwahrscheinlichkeit bei der Diagnose eines Typs - die Wahrscheinlichkeit des gemeinsamen Auftretens von zwei Ereignissen: Das Diagnoseobjekt befindet sich in einem technischen Zustand und aufgrund der Diagnose wird davon ausgegangen, dass es sich in einem technischen Zustand befindet (wenn der Indikator der ist Wahrscheinlichkeit, den technischen Zustand des Diagnoseobjekts richtig zu bestimmen)

, (2.1)

wo ist die Anzahl der Zustände des Diagnosewerkzeugs;

- A-priori-Wahrscheinlichkeit, das Diagnoseobjekt im Zustand zu finden;

- A-priori-Wahrscheinlichkeit, das diagnostische Instrument im Zustand zu finden;

– bedingte Wahrscheinlichkeit, dass als Ergebnis der Diagnose das diagnostizierende Objekt als in einem Zustand befindlich unter den Bedingungen erkannt wird, dass es sich in einem Zustand befindet und das Diagnosewerkzeug in einem Zustand ist;

- bedingte Wahrscheinlichkeit, das Ergebnis "Diagnoseobjekt befindet sich im Zustand" zu erhalten, vorausgesetzt, dass sich das Diagnosewerkzeug im Zustand befindet;

– bedingte Wahrscheinlichkeit, das Diagnoseobjekt im Zustand zu finden, unter der Bedingung, dass das Ergebnis "das Diagnoseobjekt ist im Zustand" empfangen wird und das Diagnosetool im Zustand ist.

2. A-posteriori-Wahrscheinlichkeit eines Fehlers bei der Diagnose eines Typs - die Wahrscheinlichkeit, das Diagnoseobjekt in einem Zustand zu finden, vorausgesetzt, dass das Ergebnis "das Diagnoseobjekt befindet sich in technischem Zustand" (wenn =) erhalten wird, ist der Indikator der A-posteriori-Wahrscheinlichkeit, den technischen Zustand richtig zu bestimmen).

, (2.2)

wobei die Anzahl der Objektzustände ist.

3. Die Wahrscheinlichkeit der richtigen Diagnose D ist die Gesamtwahrscheinlichkeit, dass das Diagnosesystem den technischen Zustand ermittelt, in dem sich das Diagnoseobjekt tatsächlich befindet.

. (2.3)

4. Durchschnittliche Operationsdauer der Diagnose

- die mathematische Erwartung der Betriebsdauer von einem

Mehrfachdiagnose.

, (2.4)

wobei die durchschnittliche Betriebsdauer der Diagnose eines Objekts ist, das sich in einem Zustand befindet;

- die Betriebsdauer der Diagnose eines Objekts, das sich in einem Zustand befindet, vorausgesetzt, dass sich das Diagnosewerkzeug in einem Zustand befindet.

Der Wert beinhaltet die Dauer der Hilfsdiagnoseoperationen und die Dauer der eigentlichen Diagnose.

5. Die durchschnittlichen Diagnosekosten – die mathematische Erwartung der Kosten einer einzelnen Diagnose.

, (2.5)

wo sind die durchschnittlichen Kosten für die Diagnose eines Objekts, das sich in einem Zustand befindet;

- die Kosten für die Diagnose eines Objekts, das sich in einem Zustand befindet, vorausgesetzt, dass sich das Diagnosewerkzeug in einem Zustand befindet. Der Wert umfasst die Abschreibungskosten der Diagnose, die Kosten des Betriebs des Diagnosesystems und die Abschreibungskosten des Diagnoseobjekts.

6. Durchschnittliche Operationskomplexität der Diagnose - die mathematische Erwartung der Operationsarbeitsintensität einer einzelnen Diagnose

, (2.6)

wo ist die durchschnittliche operative Komplexität der Diagnose, wenn sich das Objekt in dem Zustand befindet;

- Betriebskomplexität der Diagnose eines Objekts, das sich in einem Zustand befindet, vorausgesetzt, dass sich das Diagnosewerkzeug in einem Zustand befindet.

7. Die Tiefe der Suche nach einem Fehler L - ein Merkmal der Suche nach einem Fehler, das durch Angabe der Komponente des Diagnoseobjekts oder seines Abschnitts mit einer Genauigkeit festgelegt wird, mit der der Ort des Fehlers bestimmt wird.

Betrachten wir nun den Testbarkeitsindikator. Die Rückverfolgbarkeit wird in den Phasen der Entwicklung und Herstellung sichergestellt und sollte in den technischen Spezifikationen für die Entwicklung und Modernisierung des Produkts festgelegt werden.

Dementsprechend werden die folgenden Prüfbarkeitsindikatoren und Formeln für ihre Berechnung festgelegt:

1. Der Vollständigkeitskoeffizient der Gebrauchstauglichkeitsprüfung (Funktionsfähigkeit, korrekte Funktion):

, (2.7)

wo ist die Gesamtausfallrate der getesteten Komponenten des Systems auf dem akzeptierten Teilungsniveau;

- Gesamtausfallrate aller Komponenten des Systems auf dem akzeptierten Teilungsniveau.

Suchtiefenkoeffizient:

, (2.8)

wo ist die Anzahl der eindeutig unterscheidbaren Komponenten des Systems auf der akzeptierten Teilungsebene mit einer Genauigkeit, bis zu der die Position des Fehlers bestimmt wird; - die Gesamtzahl der Komponenten des Systems auf der akzeptierten Teilungsebene mit einer Genauigkeit, mit der es erforderlich ist, um den Ort des Fehlers zu bestimmen.

Diagnose Testlänge:

(2.9)

wo || - Anzahl der Testaktionen.

4. Durchschnittliche Zeit, um das System für die Diagnose durch eine bestimmte Anzahl von Spezialisten vorzubereiten:

, (2.10)

wie lang ist die durchschnittliche Einbauzeit für den Ausbau von Messumformern und anderen für die Diagnose notwendigen Geräten;

- die durchschnittliche Zeit der Maschinendemontagearbeiten an den Systemen, die zur Vorbereitung der Diagnose erforderlich sind.

5. Durchschnittlicher Aufwand der Diagnosevorbereitung:

, (2.11)

wo ist der durchschnittliche Aufwand für die Installation und Entfernung von Wandlern und anderen Geräten, die für die Diagnose erforderlich sind;

- durchschnittliche Arbeitsintensität der Installation - Demontagearbeiten am Objekt, um den Zugang zu Kontrollpunkten zu ermöglichen und das Objekt nach der Diagnose in seinen ursprünglichen Zustand zu versetzen.

6. Systemredundanzverhältnis:

(2.12)

wo ist das Volumen der Komponenten, die zur Diagnose des Systems eingeführt werden;

ist die Masse oder das Volumen des Systems.

7. Vereinheitlichungskoeffizient von Schnittstellengeräten und -systemen mit Diagnosewerkzeugen:

(2.13)

wo ist die Anzahl der Geräte mit einheitlicher Schnittstelle.

- Gesamtzahl der Schnittstellengeräte.

8. Der Vereinheitlichungskoeffizient der Parameter der Systemsignale:

(2.14)

wobei die Anzahl der einheitlichen Parameter der Systemsignale ist, die bei der Diagnose verwendet werden;

- Gesamtzahl der in der Diagnose verwendeten Signalparameter.

9. Der Koeffizient der Arbeitsintensität zur Vorbereitung des Systems für die Diagnose:

(2.15)

wo ist die durchschnittliche operative Komplexität der Diagnose des Systems;

- durchschnittlicher Arbeitsaufwand der Systemvorbereitung für die Diagnostik.

10. Der Verwendungskoeffizient spezieller Diagnoseinstrumente:

(2.16)

Wo ist die Gesamtmasse oder das Gesamtvolumen von Serien- und Spezialdiagnosewerkzeugen?

- Masse oder Volumen von speziellen Diagnoseinstrumenten.

11. Prüfbarkeitsgrad im Assessment:

Differential:

(2.17)

wo ist der Wert des Prüfbarkeitsindikators des zu bewertenden Systems; - der Wert des Basisindikators der Prüfbarkeit.

Integriert

, (2.18)

Wo - die Anzahl der Testbarkeitsindikatoren, deren Gesamtheit das Niveau der Testbarkeit bewertet;

- Gewichtskoeffizient des th-Indikators der Prüfbarkeit.

3. Elemente digitaler Systeme und Probleme zur Verbesserung ihrer Zuverlässigkeit

3.1 Digitale Systeme, die Hauptkriterien für ihre Zuverlässigkeit

Die Hauptaufgabe moderner digitaler Systeme besteht darin, die Effizienz und Qualität der Informationsübertragung zu steigern. Die Lösung dieses Problems entwickelt sich in zwei Richtungen: Einerseits werden Verfahren zum Senden und Empfangen diskreter Nachrichten verbessert, um die Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit der übertragenen Informationen zu erhöhen und gleichzeitig die Kosten zu begrenzen, andererseits werden neue Verfahren dafür entwickelt Aufbau digitaler Systeme, die eine hohe Zuverlässigkeit ihrer Arbeit gewährleisten.

Dieser Ansatz erfordert die Entwicklung digitaler Systeme, die komplexe Regelalgorithmen unter Bedingungen zufälliger Einflüsse mit Anpassungsbedarf implementieren und die Eigenschaft der Fehlertoleranz besitzen.

Die Verwendung von LSI, VLSI und MPC für diese Zwecke ermöglicht es, eine hohe Effizienz von Informationsübertragungskanälen und die Fähigkeit sicherzustellen, die normale Funktion digitaler Systeme im Falle eines Ausfalls schnell wiederherzustellen. Unter dem modernen digitalen System werden wir in Zukunft ein solches System verstehen, das auf der Basis von LSI, VLSI und MPC aufgebaut ist.

Das Blockschaltbild des Digitalsystems zeigt Abb. 3.1 Der Sendeteil des Digitalsystems führt eine Reihe von Transformationen einer diskreten Nachricht in ein Signal durch. Die Menge der Operationen, die mit der Umwandlung von übertragenen Nachrichten in ein Signal verbunden sind, wird als Übertragungsverfahren bezeichnet, das durch die Operatorrelation beschrieben werden kann

(3.1)

Wo ist der Betreiber des Übertragungsmodus?

- Kodieroperator;

- Modulationsoperator;

- ein zufälliger Prozess des Auftretens von Fehlern und Fehlern im Sender.

Das Auftreten von Fehlern und Fehlern im Sender führt zu einer Verletzung der Bedingung > und einer Erhöhung der Anzahl von Fehlern im digitalen System. Daher ist es erforderlich, den Sender so auszulegen, dass die Erhöhung der Fehlerzahl durch Verletzung der Bedingung >

Signale, die in einem Ausbreitungsmedium übertragen werden, werden darin gedämpft und verzerrt. Daher die Signale am Empfangspunkt ankommen, können sich erheblich von den vom Sender gesendeten unterscheiden.

Abb. 3.1 Strukturdiagramm eines digitalen Systems

Der Einfluss des Mediums auf die sich darin ausbreitenden Signale kann auch durch die Operatorrelation beschrieben werden

(3.2)

Wo ist der Betreiber des Vertriebsmediums?

Im Kommunikationskanal werden dem übertragenen Signal Störungen überlagert, so dass bei der Signalübertragung am Empfängereingang wirkt ein verzerrtes Signal:

, (3.3)

wo ist ein zufälliger Prozess, der einem der Geräusche entspricht;

- Anzahl unabhängiger Störquellen.

Die Aufgabe des Empfängers besteht darin, anhand des empfangenen verfälschten Signals festzustellen, welche Nachricht gesendet wurde. Die Menge der Empfängeroperationen kann durch die Operatorrelation beschrieben werden:

(3.4)

Wo - Methodenoperator empfangen;

- Demodulationsoperator;

- Dekodierungsoperator;

- ein zufälliger Prozess des Auftretens von Fehlern und Fehlern im Empfänger.

Die Vollständigkeit der Übereinstimmung der übertragenen Sequenz hängt nicht nur von den Korrekturfähigkeiten der codierten Sequenz, dem Pegel des Signals und der Interferenz und ihrer Statistik, den Eigenschaften der Decodiergeräte ab, sondern auch von der Fähigkeit des digitalen Systems zur Korrektur Fehler durch Hardwarefehler und Fehler des Senders und Empfängers und . Der betrachtete Ansatz ermöglicht es, den Prozess der Informationsübertragung durch ein mathematisches Modell zu beschreiben, das es ermöglicht, den Einfluss verschiedener Faktoren auf die Effizienz digitaler Systeme zu identifizieren und Wege zur Verbesserung ihrer Zuverlässigkeit aufzuzeigen.

Es ist bekannt, dass alle digitalen Systeme nicht wiederherstellbar und wiederherstellbar sind. Das Hauptkriterium für die Zuverlässigkeit eines nicht wiederherstellbaren digitalen Systems ist die Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs:

(3.5)

ist die Wahrscheinlichkeit, dass in einem gegebenen Zeitintervall t kein Ausfall auftritt; Wo -

l - Ausfallrate;

- die Anzahl der Elemente im digitalen System;

- Ausfallrate eines Elements des digitalen Systems.

Das Hauptkriterium für die Zuverlässigkeit wiederherstellbarer digitaler Systeme ist der Verfügbarkeitsfaktor

, (3.6)

die die Wahrscheinlichkeit charakterisiert, dass sich das System zu einem willkürlich gewählten Zeitpunkt in einem guten Zustand befindet; Wo - mittlere Zeit bis zum Ausfall; Dies ist der Mittelwert der Dauer des Dauerbetriebs des Systems zwischen zwei Ausfällen.

, (3.7)

wobei N die Gesamtzahl der Ausfälle ist;

- Laufzeit zwischen () und Ausfall.

.

- Wiederherstellungszeit. Durchschnittliche Systemausfallzeit, die durch das Finden und Beheben eines Fehlers verursacht wird.

, (3.8)

wo ist die Ausfalldauer.

wobei die Restaurationsintensität ist, charakterisiert die Anzahl der Restaurationen pro Zeiteinheit.

3.2 Möglichkeiten zur Verbesserung der Zuverlässigkeit digitaler Systeme

Moderne digitale Systeme sind komplexe geografisch verteilte technische Komplexe, die wichtige Aufgaben für die zeitnahe und qualitativ hochwertige Übertragung von Informationen erfüllen.

Die Wartung und Bereitstellung der notwendigen Reparatur- und Wiederherstellungsarbeiten für komplexe digitale Systeme ist ein wichtiges Thema.

Bei der Auswahl digitaler Systeme müssen Sie sicherstellen, dass deren Hersteller bereit sind, technischen Support nicht nur während der Garantie, sondern während der gesamten Lebensdauer, d.h. vor Erreichen des Grenzzustandes. Daher müssen Betreiber bei der Kaufentscheidung für digitale Systeme die langfristigen Kosten für deren Wartung und Reparatur berücksichtigen.

Es ist zu beachten, dass die Qualität der angebotenen Dienste sowie die Höhe der Kosten, die der Betreibergesellschaft bei ihrer Tätigkeit entstehen, weitgehend von der Vorbereitung und Organisation des Prozesses der Wartung und Reparatur digitaler Systeme abhängen. Daher wird die Aufgabe, die Verfahren zur Wartung und Reparatur geografisch verteilter digitaler Systeme zu verbessern, immer wichtiger.

Es ist bekannt, dass die Anforderungen internationaler Standards auf dem Gebiet der Qualität den Telekommunikationsbetreiber als Dienstanbieter dazu verpflichten, in den Bereich der Qualitätssysteme die Wartung und Reparatur digitaler Systeme einzubeziehen.

Wie die internationale Erfahrung der entwickelten Länder zeigt, in denen die Zeit der Massendigitalisierung des Telekommunikationsnetzes und der Einführung grundlegend neuer Dienste bereits vorbei ist, wird diese Aufgabe effektiv gelöst, indem eine entwickelte Infrastruktur für die organisatorische und technische Unterstützung geschaffen wird, die auch umfasst ein System von Servicezentren und Reparaturzentren.

Daher sollten Anbieter digitaler Systeme Servicezentren für die Garantie- und Nachgarantiewartung ihrer Geräte, den laufenden Betrieb und die Reparatur organisieren.

Typischerweise umfasst die Struktur des Service-Center-Systems:

das Hauptservicezentrum, das die Arbeit aller anderen Servicezentren koordiniert und in der Lage ist, die komplexesten Arten von Arbeiten auszuführen;

regionale Servicezentren;

Technischer Dienst des Telekommunikationsbetreibers.

Wie die Praxis jedoch zeigt, kommt neben der hohen Qualität der mitgelieferten Ausstattung auch ihre Breite hinzu Funktionalität Es gibt auch eine Reihe von Problemen:

unzureichende Entwicklung (und in einigen Fällen Fehlen) des Servicenetzes für gelieferte digitale Systeme;

es gibt mehr digitale Systemanbieter als Servicezentren;

hohe Kosten für die Reparatur digitaler Systeme.

Diesbezüglich müssen Lieferanten angemessene Anforderungen an die Organisation der Wartung der gelieferten Geräte und den Zeitpunkt des Austauschs fehlerhafter Komponenten digitaler Systeme stellen.

Da der Komfort der Wartungsfunktionen digitaler Systeme von System zu System unterschiedlich ist, erfordert die Arbeit mit unterschiedlichen Systemen einen unterschiedlichen Schulungsgrad des Wartungspersonals. Wie die Praxis zeigt, bauen die Anbieter von Telekommunikationsgeräten ihre Strategie zur Organisation des Service-Supports auf unterschiedliche Weise auf:

Schaffung des Hauptservicezentrums für technische Unterstützung;

Schaffung eines ausgebauten Netzes regionaler Unterstützungszentren;

Unterstützung durch ein Vertriebsnetz und eine Repräsentanz;

Unterstützung durch das Händlernetz.

Derzeit gibt es eine Vielzahl von Formen, Methoden und Arten der Instandhaltung. Dienstleistungen für Kunden werden in vier verschiedenen Formen erbracht:

Selbstbedienung durch die Kunden selbst;

Vor-Ort-Service der Ausrüstung;

Service in Zentren, die nicht reparieren, sondern ersetzen;

Service in Reparaturzentren.

Besonders hervorzuheben ist, dass es derzeit kein einheitliches Konzept der Servicewartung gibt.

1. Einige Betreiberfirmen sind der Meinung, dass die Hauptaufgabe darin besteht, Reparaturen zu beschleunigen, was durch den Austausch von Brettern und sogar Blöcken erreicht wird, die dann durchlaufen vollen ZyklusÜberwachung und Wiederherstellung ihrer Leistung in Reparaturzentren, die mit einer Reihe moderner Diagnosegeräte ausgestattet sind.

2. Andere Betreiberunternehmen setzen lieber auf Element-Level-Reparaturen, für die sie modernste Diagnosetools mit hoher Funktionskomplexität zur Fehlerlokalisierung einsetzen.

Daher ist ein integraler Bestandteil von Wartungs- und Reparatursystemen als System zur Verwaltung des Zustands digitaler Systeme ein System der technischen Diagnose. Gegenwärtig wird allgemein anerkannt, dass einer der wichtigsten Wege zur Verbesserung der Betriebssicherheit und letztendlich der Qualität der Funktion digitaler Systeme die Schaffung eines effektiven Systems der technischen Diagnose ist.

Die Lösung von Wartungs- und Reparaturaufgaben beinhaltet daher den Einsatz eines geeigneten Systems zur technischen Diagnose digitaler Systeme in der Phase ihres Betriebs, das eine zweistufige Fehlersuchstrategie in digitalen Systemen mit einer Suchtiefe bzw. einer Suchtiefe bieten soll typisches Ersatzelement (TEZ), Platine und Mikroschaltung. Unter Berücksichtigung der Erweiterung des Angebots digitaler Systeme besteht die Notwendigkeit, die Anforderungen an die Qualifikation des Wartungspersonals von technischen Diagnosesystemen, insbesondere für Service- und Reparaturzentren, zu reduzieren. Diagnosegeräte, die für diese Zentren bestimmt sind, sollten nach Möglichkeit die Mindestgewichts- und Größenangaben aufweisen und sicherstellen, dass die Besonderheiten jedes Diagnoseobjekts berücksichtigt werden.

Derzeit sind folgende Arbeitsschwerpunkte bekannt, um die Zuverlässigkeit der Funktion digitaler Systeme zu verbessern:

1. Zunächst einmal wird die Zuverlässigkeit durch die Verwendung hochzuverlässiger Komponenten erhöht. Diese Richtung ist mit erheblichen Kosten verbunden und bietet nur eine Lösung für das Problem der Zuverlässigkeit, nicht aber der Wartbarkeit. Eine einseitige Ausrichtung bei der Erstellung von Systemen auf hohe Zuverlässigkeit (durch Verwendung fortschrittlicherer Elementbasis und Baugruppen) zu Lasten der Wartbarkeit führt in vielen Fällen letztlich nicht zu einer Erhöhung des Verfügbarkeitsfaktors unter realen Betriebsbedingungen. Das liegt daran, dass selbst hochqualifizierte Spezialisten mit traditionellen technischen Diagnosewerkzeugen bis zu 70-80 % der aktiven Reparaturzeit mit der Suche und Lokalisierung von Fehlern in komplexen modernen digitalen Systemen verbringen.

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NACHRICHTEN

TOMSK ORDEN DER OKTOBERREVOLUTION UND DER ORDEN DER ARBEIT RED BANNER POLYTECHNICAL INSTITUTE ihnen. S. M. KIROVA

EFFIZIENZ UND ZUVERLÄSSIGKEIT DER HARDWAREKONTROLLE DIGITALER GERÄTE

N. S. GANG

(Präsentiert vom Wissenschaftlichen Seminar des Fachbereichs Informatik)

Die wichtigsten Indikatoren für die Qualität von Hardware-Steuerkreisen (AC) digitaler Geräte (CC) - die Wirksamkeit und Zuverlässigkeit der "Steuerung" - sind derzeit nicht klar definiert. Um diese Konzepte zu verdeutlichen, betrachten wir eine Reihe verschiedener Zustände des CC mit AC (Tabelle 1). Gleichzeitig verstehen wir die Wirksamkeit der Kontrolle als die Wahrscheinlichkeit, einen aufgetretenen Fehler zu entdecken

Tabelle 1

Status Statusreaktion

Überwachter Stromkreis Überwachter Stromkreis Überwachtes Ereignis Hinweis

A B C

H0 0 0 0 System-Bots

N, 0 0 1 Unmögliches Ereignis

H.J 0 1 1 1 Gibt Esam an

H5 Aber 1 0 ] Definiert Em

neues Schema (OS). Ein solches Effizienzkriterium spiegelt in Übereinstimmung mit der Terminologie der Theorie des Operations Research am genauesten das Ziel des Kontrollschemas (SC) wider - die maximale Anzahl von zu erkennen mögliche Fehler im Betriebssystem und erhielt daher die meiste Verbreitung.

Im Tisch. 1 Ziffer 0 bedeutet je nach Spaltennummer das Fehlen von Fehlern im OS (L), der Steuerschaltung (B) oder das Fehlen eines Fehlersignals am Ausgang des SC (C). Ereignisse R/ (r = 0,7) bestimmen die Zustände des Systems (hier wird das System als Gesamtheit aus Hauptstromkreis und Wechselstromkreis verstanden). Beispielsweise bedeutet das R3-Ereignis, dass das Betriebssystem fehlerfrei ist und ein Fehler im Steuerungsschema erkannt wurde. Nennen wir die bedingte Wahrscheinlichkeit P(C/AB) = E die Selbstwirksamkeit der Selbstkontrolle und P(C/AB) = Em - die Wirksamkeit der Kontrollmethode.

Analyse der Tabelle. 1 können wir sagen, dass die Wirksamkeit der Kontrolle als Wahrscheinlichkeit, einen im Betriebssystem aufgetretenen Fehler zu erkennen, P (C / A) ist.

wird durch die Ereignisse R4 - H7 bestimmt. Unter Verwendung des Wahrschekönnen wir schreiben

P (C "A) \u003d P (AC) ... (1)

^■ "psh ^>

Laut Tabelle. 1

P(AC) - P(H:) + P(//7) = + (2)

Setzen wir (2) in (1) ein und berücksichtigen, dass die Ereignisse A und B unabhängig sind und das Ereignis C von A und B abhängt, erhalten wir

P(ABC) + P(ABC)

P (AB) - P (C AB) + P (AB) P (C: AB)

P(B)-3M + P(B)-P(C¡AB).

Daraus folgt, dass die Wirksamkeit der Kontrolle durch die Wirksamkeit des Kontrollverfahrens, die Wahrscheinlichkeit des fehlerfreien Betriebs des Steuerkreises und die Wahrscheinlichkeit des Erkennens mehrerer Fehler, die gleichzeitig in der Haupt- und Kontrollausrüstung auftreten, bestimmt wird.

Bei der Analyse der Zuverlässigkeit von AC ist es ratsam, zwei Kriterien zu berücksichtigen.

1. D] = P(A/C) – die Zuverlässigkeit eines positiven Ergebnisses der Steuerung (die Wahrscheinlichkeit von Fehlern im OS, wenn am Ausgang des SC ein Fehlersignal anliegt). Unter einer Fehlfunktion wird hier und im Folgenden ein Ausfall oder Ausfall einer beliebigen Vielfachheit verstanden, außerdem wird davon ausgegangen, dass die Fehlfunktion einen Fehler derselben Vielfachheit bedingt.

2. JXq = P(Á/C) - die Zuverlässigkeit des negativen Ergebnisses der Kontrolle (die Wahrscheinlichkeit der Abwesenheit von Fehlern im OS, wenn am Ausgang des SC kein Fehlersignal anliegt).

Nach der Bayes-Formel haben wir

D R (L "S) R (A) -R (CA)

1 P(A)-P(C:A) + P(A)-P(C!A)

R (A)-R (CIA)

P(A)-P(C;A) + P(A) \ 1 -P(C A)]

" P (A) -E -f P (A) - P (Á-P (CÍÁ)

Die bedingte Wahrscheinlichkeit Р(С/А) ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Signal am Ausgang des SC nicht erscheint, wenn keine Fehler im OS vorhanden sind. In Analogie zu den Formeln (1-3) können wir schreiben

P (C: A) \u003d \u003d P SV) + p (B) (1 - Esam). (5)

Daraus folgt, dass es zum Erhöhen der Wahrscheinlichkeit P(C/A) notwendig ist, die Wahrscheinlichkeit eines ordnungsgemäßen Betriebs des SC zu erhöhen und den "negativen" Effekt der Selbststeuerungseffizienz zu verringern. Letzteres kann durch die Einführung von Diagnosetests erreicht werden, die zwischen Fehlern unterscheiden, die in der Haupt- und Steuerausrüstung auftreten. Dann muss in (5) statt ^ selbst betrachtet werden

ESam = Esam.Ks, (6)

wobei Kc ein Koeffizient ist, der angibt, wie viel Prozent der Fehler in der Steuerschaltung das Signal "Systemfehler" erscheinen lassen (Abb. 1).

Die Zuverlässigkeit eines Negativkontrollergebnisses wird ähnlich wie O! _ __

R (A) ■ R (C/A)

B0 = P(L/S) =

° (A) - P (C / A) + P (A) - P (A) - E

koytro / yu shtoo / yu

Osh/ghtst-Betrieb

Systemfehler / Schemafehler heiß o o / o

Reis. 1. Blockdiagramm des Systems

Wenn AC nicht nur das Erkennen, sondern auch das Korrigieren von Fehlern ermöglicht, muss ein zusätzliches Effizienzkriterium berücksichtigt werden - die Wahrscheinlichkeit, einen im OS aufgetretenen Fehler zu korrigieren (Ep). Dieses "Kriterium" kann auch durch Formel (3) berechnet werden, wobei unter Em und P(C/AB) die entsprechenden Fehzu verstehen sind.

1. Die Analyse der wichtigsten Indikatoren für die Qualität von Hardware-Steuerkreisen digitaler Geräte wurde durchgeführt: die Wirksamkeit und Zuverlässigkeit der Steuerung.

2. Als Ergebnis der Analyse wurden zwei Effizienzkriterien ausgewählt: die Wahrscheinlichkeit der Erkennung und die Wahrscheinlichkeit der Korrektur eines Fehlers, der im Hauptschema aufgetreten ist, und zwei Zuverlässigkeitskriterien: die Zuverlässigkeit der positiven und negativen Kontrollergebnisse.

3. Basierend auf der Betrachtung der Zustandstabelle des CC mit AC werden Formeln zur Berechnung der angegebenen Kriterien für die Wirksamkeit und Zuverlässigkeit der Steuerung in den frühen Phasen des Systemdesigns abgeleitet.

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