Для контролю та діагностики цифрових пристроїв застосовуються дві основні групи методів: тестові та функціональні. Для їх реалізації використовуються апаратні та програмні засоби. При тестовому контролі здійснюють подачу спеціальних впливів (тестів), зняття та аналіз реакцій контрольованої системи (пристрою, вузла) у той час, коли вона, як правило, не працює за своїм прямим призначенням. Цим і визначається сфера застосування цього виду контролю: у процесі налагодження систем під час регламенту для автономної перевірки систем перед початком штатного функціонування.

Функціональний контроль призначений для контролю та діагностування системи у процесі її роботи. Однак якщо засоби функціонального контролю є в системі, то вони, як правило, використовуються і при тестовому контролі. Засоби функціонального контролю забезпечують:

Виявлення несправності на момент її першого прояви у контрольній точці, що особливо важливо у разі, коли дію несправності треба швидко блокувати;

Видача інформації, яка потрібна на управління роботою системи за наявності несправності, зокрема, зміни (реконфігурації) структури системи;

Скорочення часу пошуку несправності.

При використанні апаратних засобів функціонального контролю до складу вузла або пристрою вводиться надлишкова апаратура, що функціонує одночасно з основною апаратурою. Сигнали, що виникають у процесі функціонування основної та контрольної апаратури, зіставляються за певними законами. В результаті такого зіставлення виробляється інформація про правильність функціонування контрольованого вузла (пристрою), Як надлишкова апаратура в найпростішому випадку використовується копія вузла, що перевіряється (так звана структурна надмірність), а також і найпростіше контрольне співвідношення у вигляді порівняння двох однакових наборів кодів. У загальному випадку використовуються простіші контрольні пристрої, зате ускладнюються способи отримання контрольних співвідношень.

Для контролю функціонування основного та контрольного пристроїв застосовують методи зіставлення: вхідних та вихідних слів, внутрішніх станів та переходів.

Першому методу відповідає дублювання, мажорування, а також контроль за забороненими кодовими комбінаціями. До нього належать також методи надлишкового кодування. Надмірне кодування ґрунтується на введенні у вхідну, оброблювану та вихідну інформації додаткових символів, які разом з основними утворюють коди, що мають властивості виявлення (виправлення) помилок. Другий метод використовують переважно контролю керуючих цифрових пристроїв.

Для контролю набули поширення такі типи кодів: код із перевіркою на парність, код Хеммінга, ітеративні коди, рівноважні, коди в залишках, циклічні коди.

Код із перевіркою парності (непарності)утворюється шляхом додавання до групи інформаційних розрядів, що є простим (не надлишковим) кодом, одного надлишкового (контрольного) розряду. При використанні контролю парності контрольна цифра парності дорівнює «0», якщо число одиниць у коді парне, і «1», якщо число одиниць непарне. Надалі при передачі, зберіганні та обробці слово передається зі своїм розрядом. Якщо передачі інформації приймальний пристрій виявляє, що значення контрольного розряду відповідає парності суми одиниць слова, це сприймається як ознака помилки. По непарності контролюється повне зникнення інформації, оскільки кодове слово, що складається з нулів, належить до заборонених. Код з перевіркою парності має невелику надмірність і вимагає великих витрат устаткування реалізації контролю. Цей код застосовують для контролю: передача/інформації між регістрами, зчитування інформації в оперативної пам'яті, обміни між пристроями.

Ітеративні кодизастосовують при контролі передач масивів кодів між зовнішнім ЗП та процесором, між двома процесорами та в інших випадках. Ітеративний код утворюється шляхом додавання додаткових розрядів за парністю до кожного рядка кожному стовпцю маси слів, що передається (двовимірний код). Крім того, парність може визначатися ще й за діагональними елементами масиву слова (багатомірний код). Здатність коду, що виявляє, залежить від числа додаткових контрольних символів. Він дозволяє виявити багаторазові помилки та простий у реалізації.

Кореляційнікоди характеризуються введенням додаткових символів кожного розряду інформаційної частини слова. Якщо у якомусь розряді слова стоїть 0, то кореляційному коді це записується як « 01», якщо 1, то символом «10». Ознакою спотворення кодів є поява символів "00" та "11".

Код із простим повторенням(контроль за збігом) заснований на повторенні вихідної кодової комбінації, декодування відбувається шляхом порівняння першої (інформаційної) та другої (перевірочної) частин коду. При розбіжності цих частин прийнята комбінація вважається хибною.

Рівноважні кодивикористовуються для контролю передачі даних між пристроями, а також при передачі даних по каналах зв'язку. Рівноважний код - це код, який має деяку фіксовану кількість одиниць (вагою називається число одиниць у коді). Прикладом рівноважного коду є код "2" із "5", з "8". Існує нескінченна кількість рівноважних кодів.

Контроль за забороненими комбінаціями,у мікропроцесорних пристроях використовуються спеціальні схеми, що виявляють появу заборонених комбінацій, наприклад, звернення за неіснуючою адресою, звернення до неіснуючого пристрою, неправильний вибір адреси.

Коригуючий код Хеммінгабудується таким чином, що до наявних інформаційних розрядів слова додається певна кількість Dконтрольних розрядів, що формуються перед передачею інформації шляхом підрахунку парності сум одиниць для певних груп інформаційних розрядів. Контрольний пристрій на приймальному кінці утворює прийнятих інформаційних і контрольних розрядів шляхом аналогічних підрахунків парності адресу помилки, помилковий розряд коригується автоматично.

Циклічні кодизастосовують у засобах послідовною передачею двійкових символів, що становлять слово. Типовим прикладом таких засобів є канал зв'язку, яким здійснюється передача дискретних даних. Особливість циклічних кодів, що визначають їхню назву, полягає в тому, що якщо N-значна кодова комбінація належить даному коду, то і комбінація, отримана циклічною перестановкою символів, також належить цьому коду. Основним елементом кодуючої та декодуючої апаратури при роботі з такими кодами служить зсув регістр зі зворотним зв'язком, що володіє необхідними циклічними властивостями. Циклічний код N-значного числа, як і будь-який систематичний код, складається з інформаційних знаків та контрольних, причому останні завжди займають молодші розряди. Оскільки послідовна передача проводиться, починаючи зі старшого розряду, контрольні знаки передаються кінці коду.

Програмні засобифункціонального контролю використовуються підвищення достовірності функціонування окремих пристроїв, систем і мереж у разі, коли ефективність апаратних засобів виявлення помилок виявляється недостатньою. Програмні методи функціонального діагностування ґрунтуються на встановленні певних співвідношень між об'єктами, що беруть участь у ході роботи для забезпечення виявлення помилок. Як об'єкти можуть виступати окремі команди, алгоритми, програмні модулі, комплекси програм (функціональних та службових).

Контрольні співвідношення встановлюються на системному, алгоритмічному, програмному та мікропрограмному рівнях.

В основі формування контрольних станів лежать два принципи:

Реалізація програмними засобами різного рівня методів функціонального діагностування з урахуванням теорії кодування, тобто. використовується інформаційна надмірність;

Складання спеціальних співвідношень по різним правиламна основі використання тимчасової надмірності (подвійний та багаторазовий рахунок, порівняння із заздалегідь розрахованими межами, усічення алгоритму та ін) шляхом перетворення обчислювального процесу.

Обидва принципи використовуються для діагностування всіх основних операцій, що виконуються процесорними засобами - операцій введення – виведення, зберігання та передачі інформації, логічних та арифметичних.

Перевагою програмних засобівфункціонального контролю є гнучкість та можливість використання будь-якого поєднання для оперативного виявлення помилок. Вони відіграють важливу роль у забезпеченні необхідного рівня достовірності обробки інформації. Для своєї реалізації вони вимагають додаткових витрат машинного часу та пам'яті, додаткових операцій з програмування та підготовки контрольних даних.

Контроль методом подвійного чи багаторазового рахункуполягає в тому, що вирішення всієї задачі в цілому або окремих її частин виконується два або більше разів. Результати порівнюються та його збіг вважається ознакою вірності. Використовуються і складніші правила порівняння, наприклад, мажоровані, коли за правильний приймаємо результат, що відповідає більшій кількості правильних результатів.

Реалізація подвійного або багаторазового рахунку полягає в тому, що визначаються контрольні точки, в яких буде проходити порівняння, та виділяються спеціальні обсяги пам'яті для зберігання результатів проміжних та остаточних обчислень, застосовуються команди порівняння та умовного переходу на продовження обчислення (при збігу результатів) або на чергове повторення (при розбіжності результатів.).

Контроль за методом усіченого алгоритму,на основі аналізу алгоритмів, що виконуються процесором, будується так званий усічений алгоритм. Завдання вирішується як за повним алгоритмом, що забезпечує необхідну точність, так і з усіченим алгоритмом, який дозволяв швидко отримати рішення, хоча і з меншою точністю. Потім проводиться порівняння точного та наближеного результатів. Прикладом усіченого алгоритму є зміна кроку розв'язання (збільшення) під час вирішення диференціальних рівнянь.

Спосіб підстановки. При вирішенні систем рівнянь, у тому числі нелінійних та трансцендентних, передбачається підстановка у вихідні рівняння знайдених значень. Після цього проводиться порівняння правих та лівих частин рівняння з метою визначення нев'язок. Якщо нев'язки не виходять із заданих меж, рішення вважається правильним. Час, витрачений на такий контроль, завжди менший, ніж на повторне рішення. Крім того, у такий спосіб виявляйте не тільки випадкові, а й систематичні помилки, які подвійним рахунком часто пропускаються.

Метод перевірки граничних значеньабо метод "вилок". Більшість завдань можна заздалегідь знайти межі ( " вилку " ), у яких мають бути деякі шукані величини. Це можна зробити, наприклад, на основі наближеного аналізу процесів, що описуються цим алгоритмом. У програмі передбачаються певні точки, де реалізується перевірка перебування змінних у заданих межах. Таким способом можна виявляти грубі помилки, які роблять безглуздим продовження роботи.

Перевірка за допомогою додаткових зв'язків. У деяких випадках вдається використовувати для контролю додаткові зв'язки між потрібними величинами. Типовим прикладом таких зв'язків є відомі тригонометричні співвідношення. Можливе використання кореляційних зв'язків для задач обробки випадкових процесів, статичної обробки. Різновидом цього підходу є звані балансові методи їх суть у цьому, що окремі групи даних задовольняють певним співвідношенням. Метод дозволяє виявляти помилки, спричинені збоями.

Метод надлишкових зміннихполягає у введенні додаткових змінних, які пов'язані відомими співвідношеннями з основними змінними, або значення цих змінних за певних умов відомі заздалегідь.

Контроль методом зворотного рахунку,при цьому за отриманим результатом (значення функції) знаходять вихідні дані (аргументи) і порівнюють їх з початково заданими вихідними даними. Якщо вони збігаються (із заданою точністю), отриманий результат вважаєте правильним. Для зворотного рахунку часто використовують зворотні функції. Застосування цього доцільно у випадках, коли реалізація зворотних функцій потребує незначної кількості команд, витрат машинного часу і пам'яті.

Метод контрольного підсумовування. Окремим масивам кодових слів (програм, вихідним даним тощо) ставляться у відповідність надлишкові контрольні слова, які заздалегідь отримують шляхом підсумовування всіх слів даного масиву. Для здійснення контролю проводиться підсумовування всіх слів масиву та порозрядне порівняння з еталонним словом. Наприклад, при передачі даних по каналу зв'язку всі закодовані слова, числа і символи групи записів, що передається, сумуються на вході для отримання контрольних сум. Контрольна сума записується та передається разом із даними.

Контроль за методом рахунку запису. Записом називають точно встановлений набірданих, що характеризує певний об'єкт чи процес. Можна заздалегідь здійснити підрахунок кількості записів, що містяться в окремих масивах. Це число записується на згадку. При обробці відповідного масиву даних контрольне число періодично перевіряється з метою виявлення втрачених чи необроблених даних.

Контроль за часом вирішення завданьі періодичністю результатів, що видаються, є одним з принципів визначення правильності ходу обчислювального процесу. Надмірне збільшення тривалості рішення свідчить про "зациклювання" програми. Цій же меті є так звані маркерні імпульси (або мітки часу), що застосовуються в системах реального часу. Маркерні імпульси використовують для запобігання тому, що внаслідок помилки в послідовності команд процесор зупиниться або здійснюватиме неправильні цикли обчислення. Вони використовуються як для всього алгоритму, так і для окремих ділянок.

Реалізація цих способів полягає у визначенні найдовшого маршруту проходження команд з урахуванням переривань іншими програмами. У складі процесора використовують програмний лічильник часу, у якому встановлюють гранично допустимий час реалізації програми. При досягненні нульового значення у лічильнику виробляється сигнал перевищення допустимого контрольного часу, який забезпечує переривання програми. Контролює послідовність виконання команд і програмних модулівздійснюється двома способами. Програма розбивається на ділянки, і кожної ділянки обчислюється згортка (шляхом рахунку числа операторів, методом сигнатурного аналізу, використання кодів). Потім знімається траса проходження програми і для неї обчислюється згортка і порівнюється із заздалегідь розрахованою. Інший спосіб полягає в тому, що кожній ділянці надається певне кодове слово (ключ ділянки). Цей ключ записується у вибрану комірку ОЗУ перед початком виконання ділянки, одна з останніх команд ділянки перевіряє наявність "свого" ключа. Якщо кодове слово не відповідає ділянці, є помилка. Вузли програм, що розгалужуються, перевіряються повторним рахунком, а вибір тільки однієї гілки - за допомогою ключів. Контроль циклічних ділянок програми полягає у перевірці числа повторень циклу, з допомогою організації додаткового програмного лічильника.

При тестовий контроль перевірку вузлів, пристроїв та системи в цілому здійснюють за допомогою спеціального обладнання - генераторів тестових впливів та аналізаторів вихідних реакцій. Необхідність додаткового обладнання та тимчасові витрати (неможливість штатного (функціонування під час проведення тесту обмежує використання тестових методів).

Тестування зі штатною програмою, функціональна схема організації такого тестування включає генератор тестів, що містить набір, заздалегідь підготовлених статистичних тестів та аналізатор, що працює за принципом порівняння вихідної реакції з еталонною, отриманої також заздалегідь спеціальними засобами підготовки тестів.

При ймовірнісному тестуванні як генератор тестів використовується генератор псевдовипадкових впливів, реалізований, наприклад, зсувним регістром зворотними зв'язками. Аналізатор обробляє вихідні реакції за певними правилами (визначає математичне створення числа сигналів) та порівнює отримані значення з еталонними. Еталонні значення розраховуються або отримують на попередньо налагодженому та перевіреному пристрої.

Контактне тестування(Порівняння з еталоном) полягає в тому, що спосіб стимуляції може бути будь-який (програмний, від генератора псевдовипадкових впливів), а еталонні реакції утворюються в процесі тестування за допомогою дублюючого пристрою (еталона). Аналізатор здійснює порівняння вихідний та еталонної реакції.

Синдромне тестування(Метод підрахунку числа перемикання). Функціональна схема містить генератор тестів, який генерує підраховує 2N наборів на вхід схеми, а на виході є лічильник, який підраховує число перемикання, якщо число перемикань не дорівнює еталонному значенню, то схема вважається несправною.

При сигнатурне тестування вихідні реакції, одержувані за фіксований інтервал часу, обробляються на регістрі зсуву зі зворотними зв'язками - сигнатурному аналізаторі, що дозволяє стискати довгі послідовності в короткі коди (сигнатури). Отримані таким шляхом сигнатури порівнюються з еталонними, які виходять розрахунковим шляхом, або попередньо налагодженому пристрої. Стимуляція об'єкта контролю здійснюється за допомогою генератора псевдовипадкових впливів.

Наприкінці слід зазначити, що немає універсального методу контролю. Вибір методу повинен проводитись залежно від функціонального призначення цифрового пристрою, структурної організації системи, необхідних показників надійності та достовірності.

При проведенні регламентних робітабо під час передпольотної підготовки ІВК основними методами контролю є тестові методи. У процесі польоту основними є функціональні методи контролю, а тестування переважно проводиться з метою локалізації несправностей, у разі виникнення.

6. ПРОГНОЗУВАННЯ СТАНУ ВИМІРЮВАЛЬНО-ВИЧИСЛЮВАЛЬНИХ КОМПЛЕКСІВ ПРИ ОБЛІКУ ВПЛИВУ

ПРУГИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ НА ОБ'ЄКТ КОНТРОЛЮ

Що таке Технічне діагностування Що включає Система технічного діагностуванняЯкі завдання контролю та діагностики вирішуються на стадії розробки Що таке діагностичний параметр Як розділяються системи технічного діагностування за ступенем охоплення Як підрозділяють системи технічного діагностування за характером взаємодії СТД із засобами технічного діагностування СРТД

Поділіться роботою у соціальних мережах

Якщо ця робота Вам не підійшла внизу сторінки, є список схожих робіт. Також Ви можете скористатися кнопкою пошук

Лекція 2

Тема.

Ціль. Дати поняття про методи технічної діагностики для електронних систем.

Навчальний. Роз'яснити поняття методів діагностики.

Розвиваюча. Розвивати логічне мислення та природне - науковий світогляд.

Виховна . Виховувати інтерес до наукових здобутків та відкриттів у галузі телекомунікації.

Міжпредметні зв'язки:

Забезпечуючі: інформатика, математика, обчислювальна техніка та МП, системи програмування.

Забезпечуване: Стажорська практика

Методичне забезпечення та обладнання:

Методична розробка до заняття.

Навчальний план.

Навчальна програма

Робоча програма.

Інструктаж з техніки безпеки.

Технічні засоби навчання: персональний комп'ютер.

Забезпечення робочих місць:

• Робочі зошити

Хід лекції.

Організаційний момент.

Аналіз та перевірка домашньої роботи

Дайте відповідь на питання:

1. Якими напрямами характеризується структура технічної діагностики? Дайте визначення кожному їх.
2. Поясніть визначення «Розпізнавання стану системи»,від чого залежить кількість діагнозів?
3. Якими властивостями повинні мати параметри, що описують стан системи?
4. Що являє собою Технічна діагностика?
5. Що таке технічне обслуговування?
6. Що розуміється під ремонтом обладнання?
7. Що таке Ремонтопридатність?
8. Якими є види ремонту цифрових систем? Дайте визначення кожному їх.
9. Поясніть визначення «Технічний стан».
10. Які види стану об'єкта розрізняють? Охарактеризуйте кожну з них.
11. Поясніть терміниПравильне функціонування та Неправильне функціонування.
12. Що таке Технічне діагностування?
13. Що включає в себеСистема технічного діагностування?
14. Які завдання контролю та діагностики вирішуються на стадії розробки?
15. Що таке діагностичний параметр (ознака)?
16. Як розділяються системи технічного діагностування за рівнем охоплення?
17. Як підрозділяють системи технічного діагностування характером взаємодії СТД із засобами технічного діагностування (СрТД)?

План лекції

МЕТОДИ КОНТРОЛЮ ТА ДІАГНОСТИКИ ЦИФРОВИХ СИСТЕМ

1.1 Особливості сучасних цифрових систем як об'єкта контролю та діагностики

1.2 Аналіз моделей несправності цифрових пристроїв

1.3 Види та методи контролю та діагностики

1.4 Вбудований контроль цифрових систем

1.5 Особливості сучасних цифрових систем як об'єкта контролю та діагностики

Поява цифрових систем на мікропроцесорній базі, у поєднанні зі спеціалізованими ВІС, НВІС та МПК призвела до серйозної проблеми забезпечення ефективного обслуговування у місцях їх експлуатації. Більшість фахівців, які займаються обслуговуванням складних цифрових систем, досить ясно усвідомили, що до проблеми контролю та діагностики в умовах експлуатації не можна ставитися як до питання другорядної важливості. Тому підвищення технічних та експлуатаційних характеристик складних цифрових систем на базі ВІС, НВІС та МПК нерозривно пов'язане з розробкою нових методів та засобів діагностики з необхідністю всебічного обліку та аналізу цифрових плат та їх складових частин, як об'єкта контролю та діагностики.

Особливості контролю та діагностики цифрових плат з БІС та НВІС характеризується наступним :

- широким діапазоном характеристик ВІС та НВІС;

Кількість контрольних тестів, яка може досягати декількатисяч;

Цифрові плати з БІС та НВІС мають магістральний принципорганізації, що потребує забезпечення обміну даними по 4, 8, 16 -розрядним шинам за один період тактової частоти, а такожодночасний багатоканальний контроль;

- магістральні шини в більшості БІС та НВІС маютьдвонаправлений режим роботи, тому контрольне обладнання повинне забезпечувати перемикання з передачі на прийом протягом одного періоду тактової частоти;

Цифрові плати з БІС та НВІС можуть мати в інтерфейсних схемахкілька двонаправлених каналів введення-виведення;

Оскільки тимчасові характеристики відіграють важливу роль, то операціїконтролю повинні проводитися на частоті, близькій до робочої частоти до 10? 20 МГц.

Мікропроцесорні системи (МПС) також мають низку особливостей, які не дозволяють використовувати традиційне обладнання:

- опис схем утруднено, так як їх функції, M ПС реалізуються мікропрограмами, що зберігаються у ПЗП. Робота цих схем прихована валгоритм програми;

Аналогічні труднощі виникають через динамічність роботи M ПС, у яких імпульсні сигнали зазвичай діють протягомкількох мікросекунд, а потім зникають.

Паралельна структура шин, до яких підключено відразу кількапристроїв за схемою АБО ускладнює виявлення джереланесправностей.

Тому треба знати, щотільки де дивитися, а й коли дивитися;

Таким чином, можна вказати на загальні особливості цифрових плат на базі ВІС, НВІС та МПК, що визначають складність їх контролю:

- Підвищена складність об'єкта контролю;

Обмежений допуск до контрольованих вузлів;

шинна організація;

Необхідність контролю у реальному масштабі часу;

Мікропрограмне управління МП;

Неповнота контролю комплектуючих БІС та НВІС;

- вплив на стійкість функціонування МВС вхідних

провідностей БІС, НВІС та елементів конструкції;

Висока вартість виявлення та усунення дефектів та ін.

На підставі вищевикладеного можна відзначити, що в умовах експлуатації цифрових систем потрібне вирішення наступних завдань контролю та діагностики:

1 . Зниження собівартості контрольно-діагностичних робіт з метою мінімізації собівартості ремонтно-відновлювальних робіт.

2. Збір та обробка інформації про експлуатаційну надійністьцифрових плат та їх складових частин, а також про тимчасові таекономічні витрати на пошук та усунення несправностей.

З метою розробки автоматизованого пристрою діагностики цифрових плат (АУДЦП) та створення бази діагностичних даних мають бути розроблені:

- методика аналізу номенклатури та технічних даних заданих типів цифрових плат як об'єкта контролю та діагностики для засобів

діагностики на основі методу сигнатурного аналізу;

Методика аналізу статистичних даних підконтрольної експлуатації цифрових систем визначення надійних характеристик цифрових плат.

За першим напрямомнеобхідно проведення аналізу номенклатури та технічних даних цифрових плат та їх складових частин, який включає в себе:

1 . Розподіл числа різних за функціональним призначеннямцифрових плат у цифровій системі;

2. Число типонайменувань цифрових плат та їх розміри: типи, серії тачисло ІМС, БІС, НВІС та МПК;

3. Типи та число роз'ємів, число контактів роз'ємів у різних типахцифрових плат;

4. Робочі частоти функціонування вузлів у розглянутих цифрових платах;

5. Градації напруги джерел живлення для різних цифровихплат з ІМС, ВІС, НВІС та МПК.

За другим напрямом необхідне проведення аналізу існуючої підсистеми ремонтно-відновлювальних робіт (РВР), пов'язаних із цифровими платами:

1 . Загальна організація, способи та засоби контролю та діагностики,що використовуються при РВР;

2. Тимчасові та вартісні витрати на проведення контрольно-діагностичних операцій для заданих цифрових плат та ремонтно-відновлювальних робіт (РВР) загалом;

3. Аналіз надійнісних характеристик цифрових плат та їх складових частин за наслідками узагальненого досвіду експлуатації.

З метою визначення основних кількісних показників експлуатаційної надійності цифрових плат, облік яких дозволить знизити реальні витрати на проведення контрольно-діагностичних операцій, необхідно проведення аналізу:

а ) інтенсивності відмов цифрових плат;

б) частки відмов окремих цифрових плат загалом кількості відмов апаратури;

в) середнього часу пошуку несправності;

г) напрацювання на відмову та середнього часу відновлення цифровихплат;

д) ранжування цифрових плат за критерієм експлуатаційноїнадійність.

Таким чином, у створюваній базі діагностичних даних АУДЦП передбачається зберігання:

Відомостей про типи ІМС, ВІС, НВІС та МПК та їх еталонні сигнатури, необхідні при їх заміні та для організації вхідного контролю;

Відомостей про цифрові плати, що перевіряються, та їх еталонні сигнатури безпосередньо на контактах роз'ємів;

Відомості про топологічну модель схеми цифрових плат;

Алгоритмів для пошуку та локалізації місця несправності у цифрових платах;

Відомості про зовнішні стикувальні параметри, необхідні при налаштуванні та перевірці працездатності відновлених цифрових плат та доведення цих параметрів до норм зазначених у технічних умовах.

Для підвищення ефективності засобів контролю та діагностики, користувачу АУДЦП необхідно надати на вибір один з наступних режимів:

- режим словника («журнал») еталонних сигнатур для заданих типів цифрових плат. Подібний словник еталонних сигнатур цифрових плат дає можливість контролювати за ними стан цифрової схеми у довільному порядку, відшукуючи неправильні чи нестабільні сигнатури;

Режим зворотного простеження помилок за заданим алгоритмом пошуку несправності у цифровій платі. У цьому режимі оператор отримує вказівки щодо послідовного контролю набору точок, що дозволяє оператору з зондом, починаючи з неправильної сигнатури, визначити весь ланцюжок сигнатур, що веде до несправного елемента або вузла схеми з точністю, що забезпечує методи сигнатурного аналізу.

При цьому в АУДЦП після закінчення контрольно-діагностичних процедур має забезпечуватися автоматичне документування та зберігання результатів:

Дати та часу прояву несправності;

режим роботи цифрової системи в момент появи несправності;

Методу та засоби, що застосовується для пошуку та локалізації місця несправності;

Місця та причини несправності;

Тимчасових характеристик виявлення, пошуку та локалізації місця несправності;

Оператора, що виробляв діагностику несправності.

Основним станом цифрового пристрою є справний |такий стан пристрою, у якому він задовольняє всім вимогам технічної документації.У в іншому випадку пристрій знаходиться в одному з несправних станів.

Якщо встановлено, що цифровий пристрій несправний, то вирішується друге завдання: здійснюється пошук несправності схеми, мета якого - визначення місця та виду несправності.

Несправності цифрового пристрою з'являються в результаті застосування несправних компонентів, виникнення розривів або коротких замикань у міжкомпонентних з'єднаннях, порушення умов експлуатації схеми, помилок при проектуванні та виробництві, а також ряд інших факторів.

Для науково обґрунтованого вибору методів та засобів діагностики необхідне ретельне вивчення та аналіз несправностей цифрових пристроїв, а також визначення до якого класу вони належать. При цьому метод діагностики буде адекватний цифровому пристрою, для якого він використовується, саме тією мірою, якою адекватно прийнята за основу модель несправності.

Найчастіше розглядаються такі види несправностей:

1. Константні несправності: константний нуль та константна одиниця, що означає наявність постійного рівня логічного нуля або логічної одиниці на входах та виході несправного логічного елемента.

3. Несправності типу «коротке замикання» (місткові несправності) з'являються при короткому замиканні входів та виходів логічних елементів і поділяються на два види: несправності, спричинені коротким замиканням входів логічного елемента, та несправності типу зворотного зв'язку.

4. Інверсні несправності описують фізичні дефекти цифрових схем, що призводять до появи фіктивного інвертора на вході або виході логічного елемента, що входить до цієї схеми.

5. Несправності типу «переплутування» полягають у переплутуванні зв'язків цифрової схеми та викликаються помилками, що виникають при проектуванні та виробництві цифрових схем, які змінюють функції схеми.

На малюнку 1. наведено життєвий цикл цифрових систем у період їх технічної експлуатації, який можна характеризувати через - інтенсивність відмови:

Рис.1. Три етапи технічної експлуатації цифрових систем

На кривій можна виділити три характерні області:

I. передекслуатаційне тренування та випробування.

ІІ. нормальна експлуатація.

ІІІ. старіння, знос та утилізація.

У період передексплуатаційних випробувань виявляються переважно більшість виробничих дефектів і несправностей. Вони становлять до 70…80% відмов системи в цілому.

У другий період система проходить нормальну експлуатацію, тому спостерігаються відмови та несправності з мінімальною інтенсивністю.

У третьому періоді різко зростає у вигляді деградаційних процесів, і система потребує капітального ремонту чи утилізації.

Характер і вид відмов у ці три періоди технічної експлуатації систем в основному різнотипні: якщо в перший період переважають виробничі помилки, то в третьому спостерігається різке відхилення чисельних значень основних параметрів елементів, обумовлені процесами деградації та усуваються певною мірою способом регулювань та підстроїв. Аналіз причин та видів відмов у різні часові відрізки дозволяє активно втручатися у виробничий процес та мінімізувати похибки за рахунок впливу людського фактора (проводити навчання техперсоналу, забезпечити їх прогресивною контрольно – вимірювальною технікою тощо).

Відомо, що першоджерелом порушень нормальної роботиоб'єкта чи погіршенням тих чи інших його характеристик єфізичні дефекти компонентів його елементів, а також зв'язків міжними. Несправність як фізичне явище називають дефектом, а термін "несправність" використовується як назва моделі дефекту, або в сенсі несправного стану об'єктачи його складових частин.

Таким чином, під дефектом розуміють фізичне явище в компонентах пристрою, що спричинило перехіду підмножину несправних станів. А несправність - це формалізоване уявлення факту прояву дефекту як неправильних значень сигналів на входах і виходах об'єкта. Термін"дефект" пов'язаний з терміном "несправність", але не є йогосинонімом, тобто несправність - це певний станоб'єкта, де воно може мати один або кілька дефектів.Залежно від структури пристрій дефект може призвести чи непризвести до помилки на зовнішніх виходах об'єкта, а помилка - це неправильні значення сигналів на зовнішніх виходах об'єкта, які спричиняються несправностями.

Інтенсивність відмов окремих елементів цифрових систем має такі межі :

Інтенсивність відмов - · 10-6

І.С. 0.1 · 10 -6

Діод (0,2 0,5) ·10-6

центральний процесор 152·10-6

Транзистор (0,05 0,30) ·10-6

Резистор (0,01 0,1) · 10-6

Друкувальний пристрій 420·10-6

Паяння 0,0001 · 10 -6

ОЗУ 300·10 -6

НМД | 250 · 10 -6

НМЛ | 350 · 10 -6

Роз'єми (2,0 3,5) · 10-6

Залежно від складності та трудомісткості локалізації дефектів, час його виявлення коливається в широких межах.

Наявність дефектів значно збільшує вартість виробництва, погіршує якість та надійність функціонування схеми.

Розподіл дефектів за різними етапами технологічного процесу таке:

1. Вхідний контроль виробів 1,9÷3,2%.

2. Комплектування 0,9 ÷ 1,2%.

3. Підготовка та формування елементів 0,8÷1,0%.

4. Складання 3 ÷ 4%.

5. Паяння 5 ÷ 6%.

6. Міжопераційні переміщення виробів 0,4 ÷ 0,6%.

Загалом до 20% друкованих вузлів містять ті чи інші дефекти, які необхідно виявляти та виправляти.

Випробування показують, що:

Короткі замикання друкованих провідників 34%;

Обриви друкованих провідників 27%;

Неправильна орієнтація 15%;

Пропущені та помилково встановлені елементи 17%;

Дефектні елементи 5%, а інші дефекти - 2%.

Аналогічні дані з англійської технології показують, що:

Потік придатних друкованих вузлів 67%, а 33% - дефектні.

Види дефектів такі:

Короткі замикання 50%;

Відсутність елементів 20%, а невірно встановлені елементи 10%;

Несправності активні 10%, а пасивні 10%.

Види дефектів інтегральної мікросхеми такі:

Поверхневі дефекти ІС 38,9%;

Дефекти корпусу 26%;

Дефекти висновків 10,3%;

Дефекти сполук 5,2%;

Дефекти металізації 6,6%;

Об'ємні дефекти - 6,6%;

Дефекти в оксиді 6,4%.

Внаслідок появи дефекту спостерігаються відмови чи збої.

Відмова системи (пристрою) - це повна чи часткова втрата системою (пристроєм) працездатності, відновлення якої необхідно зробити ремонт (заміна) несправного елемента, блоку чи устройства.

Таким чином, складна система може мати безліч станів, які умовно поділяються на працездатні і несправні стан.

Кожен стан системи зазвичай задається імовірнісними параметрами або розробляються різного ступеня складності математичної моделі, ступінь адекватності якої реальному процесуіноді неможливо встановити жодними вимірами. У непрацездатному стані якісь функціональні параметри системи виходять за межі норми. Тому за допомогою технічної діагностики виходить інформація про технічний стан системи (рис. 2 ) з метою управління цим станом та поверненням системи у працездатний стан.

Граф технічного стану системи виглядає так.

Рис. 2 . Граф технічного стану системи

Тому головні завдання технічної експлуатації системи це: запобігання появі відмов, твір відновлення системи при відмови, оцінка стану системи, продовження стану готовності системи, своєчасний твір техобслуговування тощо.

Імовірність перебування системи у працездатному стані виражається через коефіцієнт:

(1)

Де середнє напрацювання на відмову;

Середній час відновлення;

середня тривалість техобслуговування.

Оптимальна частота проведення профілактичних робіт залежить від наявності достатньої кількості досвідчених фахівців (їх продуктивності профілактичних робіт), від надійності функціонування основних елементів систем, від часу відновлення і т.д. ) превалює ручну працю і тому персонал внаслідок помилкових дій може внести до діючих систем окремі види несправностей та відмов.

Існують різні математичні моделі відмов, які з різним ступенем точності описують цей процес

У зв'язку з рідкістю появи подій у вигляді відмов ординарний потік відмов у часі без післядії описуються законом Пуассона:

(2)

Де ? число відмов, що з'являються за відрізок часу з інтенсивністю -.

Імовірність відсутності відмови за час дорівнює:

(3)

Час безвідмовної роботи у разі раптових відмов елементів розподіляється за експонентним законом із щільністю ймовірності

де – інтенсивність раптових відмов.

Розподіл часу безвідмовної роботи з поступових відмов:

(4)

Де середній час безвідмовної роботи.

Розподіл часу безвідмовної роботи з двох видів системи:

(5)

Де й нормуючі коефіцієнти.

Час безвідмовної роботи деяких елементів підпорядковується закону розподілу Вейбулла:

(6)

Де і параметри розподілу.

Для експоненційного закону безвідмовної роботи середній час безвідмовної роботи дорівнює:

(7)

Середній час відновлення для експоненційного закону:

, (8)

Де – інтенсивність відновлення системи.

Якщо відмови з'являються відповідно до вимог стаціонарності випадкових процесів, то зазначені моделі можуть мати місце у певній стадії експлуатації.

У випадках множинних відмов або їх групування можна розглядати потік пакетів відмов (помилок, збоїв) у часі, які утворюють також стаціонарний процес.

1.3. Види та методи контролю та діагностики

Практична реалізація шляхів підвищення рівняконтролепридатності існуючих та перспективних цифрових системпов'язана в першу чергу з удосконаленням як традиційних,так і розробкою якісно нових методів та засобів оцінки технічного стану цифрових пристроїв. В загальномуУ процесі роботи цифрові системи є джерелом виникнення різних процесів:електричних, теплових, електромагнітних тощо, які можуть бути носіямисуттєвої діагностичної інформації про технічний стан.Розглянемо існуючі методиконтролю та діагностики.

Усі електричні методи контролю можуть бути поділені на триосновні групи:

• параметричний,
• функціональний
• тестовий

Параметричний контрольвключає традиційний метод вимірювання параметрів на постійному струміта часові параметри: напруги,струмів, опорів,частоти, шпаруватості, фронтів, тривалостей імпульсів,час затримки поширення сигналу, тривалість наростання,тривалість спаду та ін.

Крім того, параметричним вимірам підлягають струми витокувхідних контактів, взаємні провідності висновків мікросхем, коефіцієнти посилення, а в ряді випадків і параметри вхідних та вихіднихсигналів, які у процесі спрощення перевірки логічних вузлів.

Параметричний контроль електронних вузлів використовується приперевірки правильності встановлення елементів на плати, локалізаціїнесправних елементів, контролю вхідних та вихідних плат в умовахвиробництва та експлуатації. Відомо три основні методи параметричного контролю елементів,встановлені на плату: метод функціональних проб, метод двополюсників, метод потенційного поділу. Аналіз показує, що використання першого і другого методів пов'язане з випоювання електронних елементів зі схем,що у свою чергу, може стати джерелом відмов в електронному вузлі. В даний час широкого поширення набув третій параметричний метод вимірювання без розриву зв'язків між елементами.

На відміну від параметричного контролю,завдання функціонального контролю включає: перевірку справності, пошук несправності,локалізацію несправності. Методи функціонального контролю розрізняються за чотирма основними ознаками: способу генерації вхіднихвпливів, способу генерації вихідних реакцій, способу порівняннявихідних реакцій випробуваної системи з істинними,способу аналізу тапостановки діагнозу. Останній включає чотири відоміспособу: заміщення, логічний аналіз,сигнатурний аналіз та автоматична діагностика. Залежно від масштабу часу, в якомупроводиться функціональний контроль, розрізняють статичний та динамічний. Статичний функціональний контроль здійснюється занизької швидкості перебігу процесу, а динамічний - здійснюється в реальному масштабі часу при швидкодії близької до максимальної. Відповідно до цього, статичний контроль виявляєвідносно прості несправності, а динамічний контроль дозволяє виявити складні динамічні несправності.

На відміну від функціонального контролю, при якому використовуються тільки робочі дії,тестовий контроль відрізняєтьсяможливістю подання на контрольовану схему спеціальних тестових дій. При використанні тестового методу виникає задача синтезуконтролюючих та діагностичних тестів для заданого класу несправностей: константні несправності, короткі замикання, урвищанесправності елементів тощо. З найчастіше застосовуваних при тестових методах обмежень типу несправностей, можна вказати на несправність "тотожний 0 " і "тотожна 1". В якості тестових методів,схеми, що враховують і не враховують логіку, використовуються:метод таблиць істинності, метод булева диференціювання, алгоритмАрмстронга, метод Х-кубів та метод Д-кубів.

Перші три методивикористовуються для виявлення одиничних несправностей типу "тотожний 0 " і "тотожна 1" у комбінаційних схемах, а також длячасткової локалізації несправностей.

Методи побудови тестів:

а) метод перетину застосовний для об'єктів з одноразовими несправностями і досить більшим числомзмінних елементів (до 150 і більше до 400 і більше зв'язків між ними). Метод може бути використаний при побудові засобів діагностики комбінаційних схем з пам'яттю;

б) метод таблиць істинності може успішно застосовуватися для класу комбінаційних схем, які не надто великі (8÷10 входів та 4-5 виходів) і мають число специфічних несправностей, що не перевищують кілька сотень для виявлення та не більше ста для локалізації несправностей;

в) метод булева диференціювання застосовують для перевірки комбінаційних схем, що містять несправності типу "тотожний 0" або "тотожна 1";

г) алгоритм Армстронга використовується виявлення одиничних несправностей типу "тотожний 0" і "тотожна 1" в комбінаційних схемах. Крім того, цей метод є придатним і для часткової локалізації несправностей;

д) метод Х-кубів може застосовуватися для виявлення несправностей як у комбінаційних, так і в схемах зі зворотними зв'язками;

е) метод Д-кубов застосовується як перевірки несправностей типу "тотожний 0" і "тотожна 1", так інших несправностей.

Усі розглянуті методи контролю та діагностики різко відрізняються один від одного за інформативністю, повнотою, глибиною, достовірністю та продуктивністю контролю та трудомісткості діагностики, вимогам до кваліфікації фахівців. Необхідно відзначити, що реалізація найбільш інформативних та високопродуктивних методів пов'язана зі створенням складних засобів контролю та діагностики.

1.4. Вбудований контроль цифрових систем

Об'єктивною тенденцією розвитку сучасних цифрових систем є розширення кола розв'язуваних ними завдань за одночасного підвищення вимог ефективності функціонування.Різке збільшення кількості елементів в одиниці обладнання, ускладнення схемних рішень та функціональних зв'язків цифрових систем призводить до значних труднощів в оцінці їх технічного стану, виявлення несправностей та виявлення їх причин в умовах експлуатації. В результаті зростають експлуатаційні витрати, пов'язані з технічним обслуговуванням та ремонтпро м цифрових систем.

В даний час технологічний процес технічне обслуговуваннята ремонту цифрових систем не повною мірою відповідає сучасним вимогам їх експлуатації. Це пояснюється тим, що для виконання технологічних операцій з технічного обслуговування та поточного ремонту цифрові системи не завжди укомплектовані спеціальними технічними засобами.

Крім того, експлуатаційно-технічна документація, що використовується при технічному обслуговуванні, не містить рекомендацій щодо виконання технологічних операцій з поточного ремонту та діагностики функціональних вузлів (плат) цифрової системи, що відмовили, а обслуговуючий персонал не має достатніх знань, досвіду та навичок в галузі експлуатації сучасних цифрових систем, створених на базі БІС, НВІС та мікропроцесорних комплектів.

Однією з основних завдань функціонального контролю у цифрових системах є оперативне виявлення відмов технічних засобів(ТЗ).Для вирішення цього завдання необхідно контролювати стан кожного ТЗ та сам процес передачі та обробки інформації. Контроль процесу загалом є системним, найчастіше він виявляється простішим у реалізації і досить повним, його елементи включаються до всіх протоколів обміну. У існуючих протоколах передачі передбачено контроль вірності інформації, завдяки якому виявляється виникнення будь-якої технічної відмови, що викликає порушення процесу передачі та обробки інформації.

Одним із недоліків контролю процесу в цілому є затримка з виявленням відмови на інтервалі часу від моменту виникнення відмови до його виявлення. З цієї точки зору певні переваги має функціональний контроль стану кожного ТЗ системи, завдяки якому ТЗ, що відмовило, може бути заблоковане в момент виникнення відмови. При цьому відмова повинна виявлятися і усунутись у точці технологічного процесу, найменш віддаленої у часі та просторі від точки виникнення цієї відмови. У загальному випадку реальна система функціонального контролю фіксує відмови лише з деякою ймовірністю. Відмови, які не фіксуються контролем, виявляються із затримкою часу, яка є в загальному випадку величиною випадковою.

Через адитивність ця затримка додається до часу відновлення:,

де випадковий час відновлення, що обчислюється від моменту виявлення відмови до моменту повного відновлення; вказане вы ше випадковий час затримки виявлення відмови, що обчислюється від моменту, коли фактично відбулася відмова, до моменту його виявлення.

Тому за один із показників якості функціонального контролю ТЗ приймається ймовірність оперативного(тобто в момент виникнення або із заданою допустимою затримкою) виявлення відмови .

Для забезпечення єдиної стратегії контролю та діагностики цифрових систем доцільно використання двох рівнів: верхній рівень контроль і діагностика з точністю до ТЕЗу на базі вбудованих засобів контролю, нижній рівень діагностики несправностей за допомогою засобів технічної діагностики до несправного елемента в ТЕЗ.

У зв'язку з цим одним з ефективних рішень проблеми контролю цифрової системи є використання принципу вбудованого контролю, який полягає в тому, що цифрова система та її складові розробляються таким чином, щоб забезпечувалася можливість вбудованого контролю без участі будь-якого зовнішнього обладнання. Методи вбудованого контролю можна ієрархічно перерозподілити між різними рівнями від складових частин до цифрової системи загалом. Вбудований контроль дозволяє проводити перевірку цифрової системи в процесі виконання основних функцій і по суті підвищує експлуатаційну надійність системи, оскільки дозволяє виявляти відмови відразу при виникненні.

Вбудованим засобам контролю притаманні такі основні переваги:

а) значне скорочення часу відновлення працездатності системи та, відповідно, підвищення загальної експлуатаційноїготовності;

б) зменшення чисельності обслуговуючого персоналу, що забезпечує ремонтно-відновлювальні роботи;

в) скорочення видів ремонту та ЗІП за рахунок підвищення достовірності контролю.

Однак необхідно враховувати, що засоби вбудованого оперативного контролю подвійно впливають на характеристики контрольованої системи: з одного боку підвищується достовірність контролю та зменшується час виявлення несправності, з іншого боку, зростає обсяг додаткового обладнання, що призводить до зниження надійності самої системи. Таким чином,вбудовані засоби оперативного контролю, забезпечуючи виграш удостовірності контролю, призводять до певного програшу безвідмовності, контрольованої апаратури. У зв'язку з цим пошук розумногоОптимуму між повнотою охоплення вбудованим контролем системи та обсягом засобів вбудованого контролю є актуальним завданням. Обліквпливу обсягу вбудованого контролю на експлуатаційні характеристики системи дозволить оптимально перерозподіляти ресурси міжвбудованими та зовнішніми засобами контролю та діагностики. Томудля обґрунтованого вибору вбудованого контролю необхідно проведеннядослідження впливу обсягу засобів вбудованого контролю на такіхарактеристики, як коефіцієнт готовності, ймовірність виявленнянесправності та середній час відновлення цифрової системи.

Існують наступні параметриефективності системи вбудованого контролю:

коефіцієнт готовності контрольованої системи з системою вбудованого;

¦ ймовірність виявлення несправності контрольним пристроєм;

прорив у безвідмовності контрольованого пристрою із системою контролю;

виграш у достовірності при використанні вбудованого контролю;

середній час напрацювання на відмову контрольованої системи із системою вбудованого контролю;

¦ середній час відновлення контрольованої системи із системою вбудованого контролю.

Як показано в критерій оцінки ефективності функціонування системи контролю - це програш у безвідмовності контрольованого пристрою з системою вбудованого контролю. Він визначається за такою формулою.

, (9)

де ймовірність безвідмовної роботи вихідної (не контрольованої) схеми;

¦ ймовірність безвідмовної роботи.

У свою чергу можливість безвідмовної роботи вихідної схеми можна визначити як

, (10)

Де параметр потоку відмов всього обладнання,

Інтенсивність відновлення контрольованої системи

Можливість безвідмовної роботи засобу контролю

(11)

Де і за яких контролююча система вважається справною.

Загальний вираз програшу у безвідмовності контрольованої системи із засобом вбудованого контролю

Виграш у достовірності при використанні вбудованої системи контролю визначається згідно з як

, (13)

де - достовірність функціонування контрольованого та контрольного пристрою в процесі перевірки, яка обчислюється за формулою

. (14)

Підставивши цей вираз у формулу отримаємо

. (15)

Графіки залежності ∆Р та ∆ D від δ при різних значеннях ймовірності виявлення несправності Робн та ймовірності безвідмовної роботи вихідної системи Рвих наведено на рис 5, 6, 7, 8 .

Рис 5. Графік залежностей і при різних значеннях ймовірності безвідмовної роботи вихідної схеми

Рис.6. Графік залежностей і при різних розмірах ймовірності безвідмовної роботи вихідної схеми

Рис. 7. Графік залежностей і при різних значеннях ймовірності безвідмовної роботи вихідної схеми

Рис. 8. Графік залежностей і при різних значеннях ймовірності безвідмовної роботи вихідної схеми

З графіків наведених на рис. 5, 6, 7, 8 можна одержати залежність оптимальної величини обсягу вбудованого контролю цифрової системи в залежності від ймовірності виявлення несправності при різних значеннях ймовірності безвідмовної роботи вихідної схеми Ця залежність наведена в таблиці 1, а графік залежностей за результатами даної таблиці наведено на рис. 9.

Таблиця 1.

Залежність оптимального при різних значеннях ймовірності безвідмовної роботи вихідної схеми

Рис. 9. Графік залежності при різних значеннях ймовірності безвідмовної роботи вихідної схеми

З графіка, наведеного на рис. 1 видно, що при малих значеннях величини оптимального обсягу вбудованого контролю великі та при різних ймовірностях безвідмовної роботи вихідної (контрольованої) схеми дещо відмінні один від одного. Зі збільшенням знижується величина. І якщо верхньою межею величини обсягу вбудованого контролю було визначено значення приблизно 30%, то нижньою межею вважатимуться величину приблизно рівну 10%. Таким чином, ефективна величина обсягу вбудованого контролю цифрової системи лежить в діапазоні від 10% до 30% від обсягу контрольованого обладнання.

Домашнє завдання: § конспект.

Закріплення матеріалу:

Дайте відповідь на питання:

1. Чим характеризується Особливості контролю та діагностики цифрових плат з БІСта НВІС?
2. Які особливостіМікропроцесорних систем (МПС) не дають змоги використовувати традиційне обладнання?
3. Які загальні особливості цифрових плат на базі ВІС, НВІС та МПК визначають складність їх контролю?
4. Які завдання контролю та діагностики потребують вирішення в умовах експлуатації цифрових систем?
5. Що включає аналізу номенклатури і технічних даних цифрових плат та їх складових частин?
6. Який аналіз проводиться для визначення основних кількісних показників експлуатаційної надійності цифрових плат?
7. Поясніть "Режим словника", "Режим зворотного простеження помилок". Навіщо вони використовуються?
8. Які результати зберігаються після закінчення контрольно-діагностичних процедур?
9. Який стан цифрового пристрою є основним?
10. Які види несправностей розглядаються здебільшого?
11. Поясніть три етапи технічної експлуатації цифрових систем
12. Що таке ДЕФЕКТ? У чому його на відміну від несправності?
13. Що таке відмова системи (пристрою)?
14. Дайте визначення та поясніть параметричний контроль.
15. Дайте визначення та пояснітьфункціональний контроль
16. Дайте визначення та пояснітьтестовий контроль
17. У чому полягають основні завдання функціонального контролю у цифрових системах?
18. Вбудований контроль Розкрийте його значення.
19. Які переваги притаманні вбудованим засобам контролю?

Література:

Амренов С. А. «Методи контролю та діагностики систем та мереж зв'язку» КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ -: Астана, Казахський державний агротехнічний університет, 2005 р.

І.Г. Бакланів Тестування та діагностика систем зв'язку. - М: Еко-Трендз, 2001.

Біргер І. ​​А. Технічна діагностика. М.: «Машинобудування», 1978. 240, с, іл.

АРІПОВ М.М, ДЖУРАЄВ Р.Х., ДЖАББАРОВ Ш.Ю.«ТЕХНІЧНА ДІАГНОСТИКА ЦИФРОВИХ СИСТЕМ» -Ташкент, ТЕІС, 2005

Платонов Ю. М., Уткін Ю. Г.Діагностика, ремонт та профілактика персональних комп'ютерів. -М.: Гаряча лінія- Телеком, 2003.-312 з: іл.

М.Є.Бушуєва, В.В.БєляковДіагностика складних технічних систем Праці 1-ї наради щодо проекту НАТО SfP -973799 Semiconductors . Нижній Новгород, 2001

Малишенко Ю.В. ТЕХНІЧНА ДІАГНОСТИКА частина I конспект лекцій

Платонов Ю. М., Уткін Ю. Г.Діагностика зависання та несправностей комп'ютера/Серія «Техносвіт». Ростов-на-Дону: «Фенікс», 2001. 320 с.

PAGE \* MERGEFORMAT 12

Інші схожі роботи, які можуть вас зацікавити.
2151.		МЕТОДИ ПОДАННЯ СИГНАЛІВ ЦИФРОВИХ СИСТЕМ ЗВ'ЯЗКУ	357.74 KB
	Алгоритмічні діаграми діаграма Трелліса та деревоподібна діаграма Особливості подання цифрових сигналів. Крім досить добре відомих методів виміру аналогових сигналівз використанням осцилограм та спектрального аналізу в методології вимірювань цифрових сигналів широкого поширення набули спеціальні діаграми, що визначається дискретною природою сигналів. При проведенні вимірювань використовуються два основні класи.
21724.		Проектування цифрових систем передачі	1.88 MB
	Формування структури циклу передачі. Формування структури циклу передачі систем передачі нижчого порядку первинна субпервичная. Формування структури циклу передачі систем передачі вищих порядків вторинна третинна.
2144.		Методи нормування параметрів цифрових каналів	88.4 KB
	Аналіз та перевірка домашньої роботи Дайте відповідь на питання: Методологія вимірювань яких каналів є фундаментом вимірювань цифрових каналів зв'язку як враховуються систем з різними типамимодуляції та кодування Основне призначення бінарного цифрового каналу Які типи вимірювань бінарного каналу ви знаєте7 Наведіть приклад. Що таке моніторинг Що лежить в основі методів вимірювання без відключення каналу Перерахуйте та дайте визначення основним джерелом помилок у цифровому каналі. Що є важливим джерелом шумів у...
199.		Предмет та завдання дисципліни «Основи контролю та технічної діагностики»	190.18 KB
	Технічним станом називається сукупність схильних до зміни в процесі виробництва та експлуатації властивостей об'єкта, що характеризують ступінь його функціональної придатності в заданих умовах цільового застосування або місце дефекту в ньому у разі невідповідності хоча б однієї з властивостей встановленим вимогам. По-друге, технічний стан є характеристикою функціональної придатності об'єкта тільки для заданих умов цільового застосування. Це пов'язано з тим, що в різних умовах застосування вимоги до надійності об'єкта...
6745.		МЕТОДИ ТА ПРИЛАДИ ДІАГНОСТИКИ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ КОНСТРУКЦІЙ БУДІВЕЛЬ І СПОРУД	929.1 KB
	Візуальне обстеження будівельних конструкцій Мета візуального обстеження загальна попередня оцінка міцності конструкцій при цьому: виявляються і фіксуються явні дефекти конструкцій; виявляються порушення в експлуатації будівель чи споруд; оцінюється можливість виникнення навантажень на різних ділянках; виявляються явні проблеми з впливом агресивних хімічних та природних середовищ руйнування захисного шару бетону зняття фарби.
6584.		Синдром печінково-клітинної недостатності. Патогенез. Клінічні критерії Методи діагностики	25.13 KB
	Печінково-клітинна недостатність – симптомокомплекс, що характеризується порушеннями функцій печінки різного ступеня вираженості (від легені до тяжкої печінкової коми) внаслідок гострого або хронічного пошкодження її паренхіми (гепатоцитів).
18536.		Приклади побудови автоматизованих систем контролю та обліку енергоносіїв промислових підприємств	991.77 KB
	Метою організації обліку електричної енергії є процес отримання інформування та запам'ятовування інформації для цілей державної відомчої та корпоративної звітності, а також для задоволення вимог менеджменту компанії. Статистична технічна звітність має...
6562.		Синдром подразненого кишківника (СРК). Клінічні симптоми. Основні діагностичні критерії. Методи діагностики	20.9 KB
	Синдром подразненого кишечника СРК. Тактика ведення та лікування хворих з СРК. Синдром подразненого кишечника СРК функціональне захворювання, що характеризується наявністю у хворого протягом останнього рокущонайменше протягом 12 тижнів болю або дискомфорту в животі, які проходять після дефекації та супроводжуються зміною частоти або консистенції випорожнень.
6568.		Хронічний гепатит В. Етіопатогенез. Особливості клінічної картини. Лабораторно-інструментальні методи діагностики	29.41 KB
	Патогенез: У патогенезі провідну роль грає інтеграція вірусу до генома клітини; Вірус політропену репродукується в період загострення в гепатоцитах і клітинах кісткового мозку крові лімфовузлів селезінки; Характер імунної відповіді інфікованого організму визначає особливості перебігу ХВГ B; Вірусна реплікація імунна відповідь фактори господаря та навколишнього середовища алкоголь коінфекція та ін. Класифікація: HBegпозитивний гепатит В: дикий штам вірусу; HBeg Негативний гепатит В: мутантний штам вірусу; ...
6570.		Неалкогольний стеатогепатит. Етіопатогенез. Особливості клінічної картини. Лабораторно-інструментальні методи діагностики	26.95 KB
	Неалкогольний стеатогепатит НАСГ - клінічний синдром стеатозу та запалення печінки, який встановлюється за результатами біопсії печінки після виключення інших причин захворювання печінки. Більшість пацієнтів страждають на стеатоз печінки та НАСГ.

ВСТУП
В останнє десятиліття широкого поширення на мережах телекомунікацій набувають цифрові системи, до яких належать:
- мережеві елементи (системи передачі SDН, цифрові автоматичні телефонні станції (АТС), системи передачі даних, сервери доступу, маршрутизатори, термінальне обладнання та ін.);
- Системи підтримки функціонування мережі (управління мережею, контроль трафіку та ін);
- Системи підтримки бізнес-процесів та автоматизовані системи розрахунків (білінгові системи).
Введення в технічну експлуатацію цифрових систем ставить головне завдання забезпечення їх якісного функціонування. Для побудови сучасних цифрових систем використовується елементна база, заснована на застосуванні великих інтегральних схем (ВІС), надвеликих інтегральних схем (СВІС) та мікропроцесорних комплектів (МПК), яка дозволяє суттєво підвищити ефективність систем – збільшити продуктивність та надійність, розширити функціональні можливості систем, зменшити масу, габарити та споживану потужність. Водночас перехід до широкого використання ВІС, НВІС та МПК у сучасних телекомунікаційних системах створив разом із безперечними перевагами та низку серйозних проблем у їхньому експлуатаційному обслуговуванні, пов'язаних насамперед із процесами контролю та діагностики. Це пов'язано з тим, що складність і кількість цифрових систем, що знаходяться в експлуатації, зростає швидше, ніж кількість кваліфікованого обслуговуючого персоналу. Так як будь-яка цифрова система має кінцеву надійність, то при виникненні в ній відмов виникає необхідність швидкого виявлення, пошуку та усунення несправностей і відновлення заданих показників надійності. Особливе значення має та обставина, що традиційні методи технічної діагностики вимагають наявності висококваліфікованого обслуговуючого персоналу або складного діагностичного забезпечення. Необхідно відзначити, що з підвищенням загальної надійності цифрових систем зменшується кількість відмов та втручання оператора для пошуку та усунення несправностей. З іншого боку, поряд із підвищенням надійності цифрових систем спостерігається тенденція до певної втрати обслуговуючим персоналом навичок усунення несправностей. Виникає відомий феномен, що надійніше цифрова система, тим повільніше і менш точно перебувають у несправності, т.к. обслуговуючий персонал важко накопичує досвід пошуку та локалізації несправностей у цифрових системах підвищеної складності . Загалом до 70-80% часу відновлення систем, що відмовили, складає час технічної діагностики, що складається з часу пошуку і локалізації елементів, що відмовили. Однак, як показує експлуатаційна практика, сьогодні інженери не завжди готові вирішувати на необхідному рівні завдання технічної експлуатації цифрових систем. Тому зростання складності цифрових систем та важливість забезпечення їх якісного функціонування потребує організації її технічної експлуатації на наукових засадах. У зв'язку з цим інженери, пов'язані з технічною експлуатацією цифрових систем, повинні не тільки знати, як працюють системи, але також знати, як вони не працюють, як проявляється стан непрацездатності.
Вирішальним фактором, що забезпечує високу готовність цифрових систем є наявність засобів діагностики, що дозволяють оперативно проводити пошук і локалізацію несправностей. І тому необхідно, щоб інженери мали хорошу підготовку щодо попередження і розпізнавання виникнення непрацездатних станів і несправностей, тобто. були знайомі з цілями, завданнями, принципами, методами та засобами технічної діагностики. Вміли грамотно їх вибирати, застосовувати та ефективно використовувати в експлуатаційних умовах. Справжнє навчальний посібникза курсом "Технічна діагностика цифрових систем" покликане привернути належну увагу до проблем та завдань технічної діагностики під час підготовки бакалаврів та магістрів за напрямом телекомунікацій.

1. ТЕХНІЧНА ЕКСПЛУАТАЦІЯ ЦИФРОВИХ СИСТЕМ І ПРИСТРІЙ
1.1. Життєвий цикл цифрової системи
Цифрові пристрої та системи, як і інші технічні системи, створюються для задоволення конкретних потреб людей та суспільства. Об'єктивно цифровій системі притаманні ієрархічність структури, зв'язок із зовнішнім середовищем, взаємозв'язок елементів, з яких складаються підсистеми, наявність керуючих та виконавчих органів тощо.
При цьому всі зміни цифрової системи, починаючи з моменту її створення (виникнення необхідності її створення) і закінчуючи повною утилізацією, утворюють життєвий цикл (ЖЦ), що характеризується рядом процесів і включає різні стадії та етапи. У таблиці 1.1 наведено типовий життєвий цикл цифрової системи.
Життєвий цикл цифрової системи – це сукупність дослідження, розробки, виготовлення, обігу, експлуатації та утилізації системи від початку дослідження можливостей її створення до закінчення використання за призначенням.
Складовими життєвого циклу є:
- стадія дослідження та проектування цифрових систем, на якій здійснюються дослідження та відпрацювання задуму, формування рівня якості, що відповідає досягненням науково-технічного прогресу, розробка проектної та робочої документації, виготовлення та випробування дослідного зразка, розробка робочої конструкторської документації;
- стадія виготовлення цифрових систем, що включає: - технологічну підготовку виробництва; становлення виробництва; підготовку виробів до транспортування та зберігання;
- стадія обігу виробів, де організується максимальне збереження якості готової продукції період транспортування і зберігання;
- стадія експлуатації, на якій реалізується, підтримується та відновлюється якість системи, вона включає: цільове використання відповідно до призначення; технічне обслуговування; ремонт та відновлення після відмови.
На рис. 1.1 наведено типовий розподіл стадій та етапів життєвого циклу, цифрової системи. Ми розглядатимемо завдання, що виникають на стадії життєвого циклу, пов'язаному експлуатацією цифрових систем. Отже, експлуатація системи - стадія життєвого циклу, де реалізується (функціональне використання), підтримується (технічне обслуговування) і відновлюється (технічне обслуговування і ремонт) її якість.
Частину експлуатації, що включає транспортування, зберігання, технічне обслуговування та ремонт, називають технічною експлуатацією.
Таблиця 1.1
Стадії життєвого циклу цифрової системи

Пошукові дослідження
Науково-дослідні роботи (НДР)
Дослідно-конструкторські розробки (ДКР)
Промислове виробництво
Експлуатація
1. Постановка наукової проблеми
2. Аналіз публікацій з досліджуваної проблеми
3. Теоретичні дослідження та розробка наукових концепцій (дослідницький заділ)
1. Розробка технічного завдання на НДР
2. Формалізація технічної ідеї
3. Дослідження ринку
4. Техніко-економічне обґрунтування
1. Розробка технічного завдання на ДКР
2. Розробка ескізного проекту
3. Виготовлення макетів
4. Розробка технічного проекту
5. Створення робочого проекту
6. Виготовлення дослідних зразків, їх випробування
7. Коригування конструкторської документації (КД) за результатом
виготовлення та випробування дослідних зразків
8. Технічна підготовка, провадження
1. Виготовлення та випробування настановної серії
2. Коригування конструкторської документації (КД) за результатами
виготовлення та випробування настановної серії
3. Серійне виробництво
1. Приробіток

2. Нормальна експлуатація

3. Старіння
4. Ремонт чи утилізація
1.2.Основні завдання теорії технічної експлуатації цифрових систем
Класифікація основних завдань технічної експлуатації цифрових систем наведено на рис. 1.2. Теорія технічної експлуатації систем розглядає математичні моделі деградаційних процесів у роботі систем, старіння та зносу вузлів, методи розрахунку та оцінки надійного функціонування систем, теорію діагностування та прогнозування відмов та несправностей у системах, теорію оптимальних профілактичних заходів, теорію відновлення та методи збільшення технічного ресурсу систем та т. д. У зв'язку з тим, що ці процеси в основному стохастичні, з метою розробки їхньої математичної моделі застосовують аналітичні методи теорії випадкових процесів та теорії масового обслуговування. В даний час для цих цілей успішно застосовуються статистична теорія прийняття рішень і статистична теорія розпізнавання образів.

Використання нових напрямів математичної теорії випадкових процесів у розробці моделей процесів технічної експлуатації систем дозволяє значно розширити наші пізнання та успішно керувати процесами для підвищення ефективності функціонування та покращення працездатності досить складних цифрових систем.
Тому першому етапі дослідження здійснюється рішення наступних завдань: оптимальне управління експлуатаційними процесами, розробка оптимальних моделей експлуатації цифрових систем, складання оптимальних планів організації техобслуговування, вибір оптимальних профілактичних процедур, розробка методів ефективної технічної діагностики та прогнозування технічного стану систем.
Як зазначено в , основне завдання теорії експлуатації полягає у науковому прогнозуванні станів складних систем або технічних пристроївта вироблення за допомогою спеціальних моделей та математичних методів аналізу та синтезу цих моделей рекомендацій щодо організації їх експлуатації. Слід зазначити, що при вирішенні основного завдання експлуатації використовується імовірнісно-статистичний підхід до прогнозування та управління станами складних систем та моделювання експлуатаційних процесів. Тому теорія експлуатації цифрових систем у цей період швидко формується та посилено розвивається.
Технічна експлуатація цифрових систем зводиться до оптимізації діяльності людино-машинних систем та процедур керуючих впливів людини на функціонування систем. Тому режими експлуатації цифрових систем (рис. 1.2) можна розрізняти залежно від відносин людино-машинної системи: режими передексплуатації систем, експлуатаційні режими систем, режими технічного обслуговування і режими ремонту систем. Режими різняться певними етапами і фазами, типом процедур управляючих впливів техперсоналу функціонування систем.
Режими експлуатації залежать переважно від якості елементної бази систем, ступеня використання мікропроцесорної техніки у складі апаратури, комплексу контрольно- вимірювальної апаратури, ступеня навчання техперсоналу, і навіть інших обставин, що з забезпеченням запасними елементами систем. Крім того, режими експлуатації обумовлені основними вимогами цифрових систем: вірністю передачі інформації, часом затримки в доставці інформації, надійністю доставки інформації.
Експлуатація систем - це процес їх використання за призначенням за підтримки систем у технічно справному стані, що складається з ланцюжка різних послідовних та планомірних заходів: техобслуговування, профілактики, контролю, ремонту тощо.
Техобслуговування систем (рис. 1.2) характеризують три основні етапи: профілактичне обслуговування, контроль та оцінка технічного стану, організація техобслуговування. Визначити ступінь впливу окремих етапів технічного обслуговування на надійність систем дуже важко, але відомо, що вони істотно впливають на якість і надійність функціонування систем.
Контроль та оцінка технічного стану систем здійснюється контролем за якістю функціонування вузлів систем, методами технічної діагностики відмов та несправностей, а також реалізацією алгоритмів прогнозування відмов у системах.
1.3.Загальні принципи побудови системи технічної експлуатації
Загальне завдання системи технічної експлуатації (СТЕ) полягає у забезпеченні безперебійного функціонування цифрових систем, тому основним напрямом розвитку СТЕ є автоматизація найважливіших технологічних процесів експлуатації. p align="justify"> Функціональним завданням технічної експлуатації є вироблення управляючих впливів, що компенсують вплив зовнішнього і внутрішнього середовищ з метою підтримки заданого технічного стану цифрових систем. Ця загальна функціяділиться на дві: загальну експлуатацію - управління станом зовнішнього середовища та технічну експлуатацію - управління станом внутрішнього середовища. При цьому керування станом внутрішнього середовища полягає в управлінні її технічним станом.

Рис. 1.3. Структурна схемаавтоматизованої системи технічної експлуатації: ПНРМ - підсистема пусконалагоджувальних та ремонтних робіт; СТХ - підсистема постачання, транспортування та зберігання; СОІСТЕ - підсистема збору та обробки інформації СТЕ; ТТД – підсистема тестового технічного діагностування; ЕОСТЕ – підсистема ергономічного забезпечення СТЕ; УСТЕ – підсистема управління СТЕ.
АСТЕ складається з двох підсистем: підсистеми технічної експлуатації під час підготовки та використання цифрових систем (ТЕПІ) та підсистеми технічної експлуатації при використанні цифрових систем за призначенням (ТЕІН). Кожна з цих підсистем містить низку елементів, основні з яких показані на рис. 1.3. Докладніше функції підсистем наведено у табл. 1.2.
Таблиця 1.2

Підсистема Основні функції ПНРМ
Організація пусконалагоджувальних робіт нововведених цифрових систем, а також поточного, середнього та

капітального ремонтів

СТХ
Розміщення та поповнення ЗІП, баз постачання та заводів виробників ЗІП, транспортування та зберігання ЗІП

СОІСТЕ
Планування використання цифрових систем та ведення експлуатаційної документації, збирання та обробка експлуатаційних даних, розробка рекомендацій щодо вдосконалення СТЕ

ТТД
Визначення технічного стану, виявлення дефекту із заданою глибиною, взаємодія з підсистемою функціонального технічного діагностування (ФТД)

ЕОСТЕ
Виконання частини функцій ТТД, які потребують участі людини, забезпечення двостороннього зв'язку в системі «людина – машина», участь у проведенні поточного ремонту, що виконується без припинення функціонування

УСТЕ
Визначення черговості виконання завдань ТТД, ЕОСТЕ для конкретних умов, управління процесом відновлення, обробка результатів виконання завдань ТТД та ЕОСТЕ, організація взаємодії з іншими елементами цифрових систем

Наявність СТЕ дозволяє значно зменшити час виявлення несправностей у цифрових системах та на основі контрольної інформації про стан систем запобігати появі простоїв у її роботі. З цією метою організуються центри технічної експлуатації цифрових систем, які виконують функції, вказані на рис. 1.4.

У сучасних цифрових системах поширений статистичний метод обслуговування, який полягає в тому, що ремонтно-відновлювальні роботи починаються після того, як якість функціонування досягла критичного значення. Якщо під час контролю над станом елементів систем з'являються ознаки зниження якості функціонування, вони відключаються від мережі відновлення працездатності.

Контроль функціонування цифрових систем здійснюється за сукупністю параметрів, що характеризують їхню працездатність.

Контроль функціонування цифрових систем здійснюється за такими характеристиками; вірність передачі повідомлень; часу передачі повідомлень; ймовірності своєчасної доставки повідомлень; Середній час доставки повідомлень та ін. Загальна схема функціонального контролю показана на рис.1.5.

Рис. 1.4. Основні функції центру технічної експлуатації

Рис.1.5. Алгоритм системи функціональної діагностики цифрової системи

2. ОСНОВИ КОНТРОЛЮ І ТЕХНІЧНОЇ ДІАГНОСТИКИ ЦИФРОВИХ СИСТЕМ

2.1. Основні поняття та визначення

Одним з найбільш ефективних способів поліпшення експлуатаційно-технічних характеристик цифрових систем, що посіли домінуюче положення в сучасних телекомунікаційних системах, є використання при їх експлуатації методів і засобів контролю та технічної діагностики.

Технічна діагностика являє собою область знань, що дозволяє із заданою достовірністю розділяти несправне та справне стану систем і мета її полягає у локалізації несправностей та у відновленні справного стану системи. З погляду системного підходу засоби контролю та технічної діагностики доцільно розглядати як складову частину підсистеми технічного обслуговування та ремонту, тобто системи технічної експлуатації.

Розглянемо основні поняття та визначення, що застосовуються для опису та характеристики методів контролю та діагностики.

Технічне обслуговування - це комплекс робіт (операцій) підтримки системи у справному чи працездатному стані.

Ремонт - комплекс операцій із відновлення працездатності та відновлення ресурсів системи або її складових частин.

Ремонтопридатність - властивість системи, що полягає у пристосованості до попередження та виявлення причин виникнення її відмов та відновлення працездатного стану шляхом проведення технічного обслуговування та ремонту.

Залежно від складності та обсягу робіт, характеру несправностей передбачаються два види ремонту цифрових систем:

Неплановий ремонт системи;

Непланове середній ремонт системи.

Поточний ремонт - ремонт, який виконується задля забезпечення чи відновлення працездатності системи і що у заміні чи відновленні її окремих частин.

Середній ремонт - ремонт, що виконується для відновлення справності та часткового відновлення ресурсу із заміною або відновленням складових частин обмеженої номенклатури та контролем технічного стану складових частин, що виконується в обсязі, встановленому нормативно-технічною документацією.

Одним із важливих понять у технічній діагностиці є

технічний стан об'єкта.

Технічний стан - сукупність схильних до зміни в процесі виробництва або експлуатації властивостей об'єкта, що характеризується в певний момент ознаками, встановленими нормативно-технічною документацією.

Контроль технічного стану – визначення виду технічного стану.

Вид технічного стану - сукупність технічних станів, які задовольняють (чи не задовольняють) вимогам, визначальним справність, працездатність чи правильність функціонування объекта.

Розрізняють такі види стану об'єкта:

Справний або несправний стан,

Працездатний або непрацездатний стан,

Повне чи часткове функціонування.

Справне - технічний стан, у якому об'єкт відповідає всім встановленим вимогам.

Несправне - технічний стан, у якому об'єкт відповідає хоча б одній із встановлених вимог нормативних характеристик.

Працездатне - технічний стан, у якому об'єкт здатний виконувати задані функції, зберігаючи значення заданих параметрів у межах.

Непрацездатний - технічний стан, при якому значення хоча б одного заданого параметра, що характеризує здатність об'єкта виконувати задані функції, не відповідає встановленим вимогам.

Правильне функціонування - технічний стан, у якому об'єкт виконує ті регламентовані функції, які потрібні у час, зберігаючи значення заданих параметрів їх виконання у межах.

Неправильне функціонування - технічний стан, у якому об'єкт не виконує частини регламентованих функцій, необхідних у час часу чи зберігає значення заданих параметрів їх виконання у межах.

З визначень технічних станів об'єкта слід, що у стані справності об'єкт завжди працездатний, може працездатності правильно функціонує переважають у всіх режимах, а стані неправильне функціонування- непрацездатний і несправний. Правильно функціонуючий об'єкт може бути непрацездатним, отже, несправним. Працездатний об'єкт може бути несправним.

Розглянемо деякі визначення, пов'язані з поняттям контролепридатності та технічним діагностуванням.

Контрольнепридатність - властивість об'єкта, що характеризує його пристосованість до проведення контролю заданими засобами.

Показник контролепридатності - кількісна характеристика контролепридатності.

Рівень контролепридатності - відносна характеристика контролепридатності, заснована на порівнянні сукупності показників контролепридатності об'єкта, що оцінюється, з відповідною сукупністю базових показників.

Технічне діагностування – процес визначення технічного стану об'єкта з певною точністю.

Пошук дефекту - діагностування, метою якого є визначення місця та, за необхідності, причини та виду дефекту.

Тест діагностування - один або кілька тестових впливів та послідовність їх виконання, що забезпечують діагностування.

Тест, що перевіряє - тест діагностування для перевірки справності або працездатності об'єкта.

Тест пошуку дефекту – тест діагностування для пошуку дефекту.

Система технічного діагностування - сукупність засобів та об'єкта діагностування та, за потреби, виконавців, підготовлена ​​до діагностування або здійснює його за правилами, встановленими відповідною документацією.

Результатом діагностування є висновок про технічний стан об'єкта із зазначенням, за необхідності, місця, виду та причини дефекту. Число станів, які необхідно розрізнити в результаті діагностування визначається глибиною пошуку несправності.

Глибина пошуку несправності - ступінь деталізації при технічному діагностуванні, що вказує на яку складову частину об'єкта визначається місце несправності.

2.2. Завдання та класифікація систем технічної діагностики

Дедалі більші вимоги до надійності цифрових систем викликають необхідність створення та впровадження сучасних методів та технічних засобів контролю та діагностики для різних стадій життєвого циклу. Як зазначалося раніше перехід до широкого застосування ВІС, НВІС та МПК у цифрових системах створив разом із безперечними перевагами та низку серйозних проблем у їхньому експлуатаційному обслуговуванні, пов'язаних насамперед з процесами контролю та діагностики. Відомо, що витрати на пошук та усунення несправностей на етапі виробництва становлять від 30% до 50% загальних витрат на виготовлення пристроїв. На етапі експлуатації не менше 80% часу відновлення цифрової системи припадає на пошук несправного змінного елемента. Загалом витрати, пов'язані з виявленням, пошуком та усуненням несправності зростають у 10 кратному розмірі при проходженні несправності через кожен технологічний етап та від вхідного контролю інтегральних мікросхем до виявлення відмови на етапі експлуатації обходяться у 1000 разів дорожче. Успішне вирішення подібного завдання можливе лише на основі комплексного підходу до питань контролю діагностики, оскільки системи діагностики використовуються на всіх етапах життя цифрової системи. Це вимагає подальшого підвищення інтенсивності робіт з обслуговування, відновлення та ремонту на етапах виробництва та експлуатації.

Загальні завдання контролю та діагностики цифрових систем та її складових частин зазвичай розглядаються з погляду основних стадій розробки, виробництва та експлуатації. Поряд із загальними підходами до вирішення цих завдань є і суттєві відмінності, зумовлені специфічними особливостями властивими цим стадіям. На стадії розробки цифрових систем вирішуються дві задачі контролю та діагностики:

1. Забезпечення контролепридатності цифрової системи в цілому та її

складових частин.

2. Налагодження, перевірка справності та працездатності складових частин

І цифрової системи загалом.

При контролі та діагностиці в умовах виробництва цифрової системи забезпечується вирішення наступних завдань:

1. Виявлення та відбраковування дефектних компонентів та вузлів на ранніх

Етап виготовлення.

2. Збір та аналіз статистичної інформації про дефекти та типи

Несправності.

3. Зниження трудомісткості та, відповідно, вартості контролю та

Діагностика.

Контроль та діагностика цифрової системи в умовах експлуатації мають такі особливості:

1. Найчастіше достатня локалізація несправностей на

Рівні конструктивно-знімного вузла, як правило, типового

Елемент заміни (ТЕЗ).

2. Висока ймовірність появи на момент ремонту трохи більше однієї

Несправності.

3. У більшості цифрових систем передбачені деякі

Можливості контролю та діагностики.

4. Можливо раніше виявлення передвідмовних станів при

Профілактичні огляди.

Таким чином, для об'єкта, що підлягає технічному діагностуванню, повинні бути встановлені вид та призначення системи діагностування. Відповідно встановлюються такі основні сфери застосування систем діагностування:

а) на етапі виробництва об'єкта: у процесі налагодження, у процесі

Прийомки;

б) на етапі експлуатації об'єкта; при технічному обслуговуванні

Процес застосування, при технічному обслуговуванні в процесі

Зберігання при технічному обслуговуванні в процесі транспортування;

в) під час ремонту виробу: перед ремонтом, після ремонту.

Системи діагностування призначаються на вирішення однієї чи кількох завдань: перевірки справності; перевірки працездатності; перевірки функціонування: пошук дефектів. При цьому складовими системи діагностування є: об'єкт технічного діагностування, під яким розуміють об'єкт або його складові, технічний стан яких підлягає визначенню, засоби технічного діагностування, сукупність вимірювальних приладів, засоби комутації та сполучення з об'єктом

Технічне діагностування (ТД) здійснюється в системі технічного діагностування (СТД), яка є сукупністю засобів та об'єкта діагностування і при необхідності виконавців, підготовлена ​​до діагностування та здійснює його за правилами, встановленими документацією.

Складовими системи є:

об'єкт технічного діагностування (ОТД), під яким розуміють системи або його складові, технічний стан яких підлягає визначенню, та засоби технічного діагностування - сукупність вимірювальних приладів, засобів комутації та сполучення з ОТД.

Система технічного діагностування працює відповідно до алгоритму ТД, який представляє сукупність розпоряджень про проведення діагностування.

Умови проведення ТД, що включають склад діагностичних параметрів (ДП), їх гранично допустимі найменші та найбільші значення, періодичність діагностування виробу та експлуатаційні параметри засобів, що застосовуються, визначають режим технічного діагностування і контролю.

Діагностичний параметр (ознака) - параметр, який використовується в установленому порядку визначення технічного стану об'єкта.

Системи технічного діагностування (СТД) можуть бути різними за своїм призначенням, структурою, місцем установки, складом, конструкцією, схемотехнічним рішенням. Вони можуть бути класифіковані за низкою ознак, що визначають їхнє призначення, завдання, структуру, склад технічних засобів:

за ступенем охоплення ВДД; за характером взаємодії між ОТД та системою технічної діагностики та контролю (СТДК); за використовуваними засобами технічного діагностування та контролю; за рівнем автоматизації ОТД.

За рівнем охоплення системи технічного діагностування можуть бути поділені на локальні та загальні. Під локальними розуміють системи технічного діагностування, що вирішують одну або кілька перерахованих вище завдань - визначення працездатності чи пошук місця відмови. Спільними – називають системи технічного діагностування, які вирішують всі поставлені завдання діагностики.

За характером взаємодії ОТД із засобами технічного діагностування (СРТД) системи технічного діагностування поділяють на:

системи з функціональною діагностикою, у яких розв'язання задач діагностики здійснюється у процесі функціонування ОТД за своїм призначенням, та системи з тестовою діагностикою, у яких розв'язання задач діагностики здійснюється у спеціальному режимі роботи ОТД шляхом подачі на нього тестових сигналів.

За допомогою засобів технічного діагностування системи ТД можна розділити на:

Системи з універсальними засобами ТДК (наприклад, ЕОМ);

Системи зі спеціалізованими засобами (стенди, імітатори, спеціалізовані ЕОМ);

Системи із зовнішніми засобами, в яких засоби та ОТД конструктивно відокремлені одна від одної;

системи із вбудованими засобами, в яких ОТД та СТД конструктивно представляють один виріб.

За ступенем автоматизації системи технічного діагностування можна поділити на:

Автоматичні, у яких процес отримання інформації про технічний стан ОТД здійснюється без участі людини;

Автоматизовані, в яких одержання та обробка інформації здійснюється за частковою участю людини;

Неавтоматизовані (ручні), у яких отримання та обробка інформації здійснюється людиною-оператором.

Аналогічним чином можуть класифікуватися та засоби технічного діагностування: автоматичні; автоматизовані; ручні.

Щодо об'єкта технічного діагностування системи діагностики повинні: попереджати поступові відмови; виявляти неявні відмови; здійснювати пошук несправних вузлів, блоків, складальних одиниць та локалізувати місце відмови.

2.3. Показники діагностування та контролепридатності

Як зазначалося раніше, процес визначення технічного стану об'єкта під час діагностування передбачає використання діагностичних показників.

Діагностичні показники представляють набір характеристик об'єкта, які використовуються оцінки його технічного стану. Показники діагностування визначають при проектуванні, випробуванні та експлуатації системи діагностування та використовують при порівнянні різних варіантів останніх. Відповідно до встановлюються такі показники діагностування:

1. Імовірність помилки діагностування виду - ймовірність спільного настання двох подій: об'єкт діагностування знаходиться в технічному стані, а в результаті діагностування вважається таким, що перебуває в технічному стані (при показник є вірогідністю правильного визначення технічного стану об'єкта діагностування)

, (2.1)

де - Число станів засобу діагностування;

Апріорна ймовірність знаходження об'єкта діагностування у стані;

Апріорна ймовірність знаходження засобу діагностування у стані;

Умовна ймовірність того, що в результаті діагностування об'єкт діагностування визнається таким, що перебуває в стані за умов, що він перебуває в стані і засіб діагностування перебуває в стані;

Умовна ймовірність отримання результату "об'єкт діагностування перебуває у стані" за умови, що засіб діагностування перебуває у стані;

Умовна ймовірність знаходження об'єкта діагностування у стані за умов, що отримано результат "об'єкт діагностування перебуває у стані" та засіб діагностування перебуває у стані.

2. Апостеріорна ймовірність помилки діагностування виду – ймовірність знаходження об'єкта діагностування у стані за умови, що отриманий результат “об'єкт діагностування знаходиться в технічному стані” (при =) показник є апостеріорною ймовірністю правильного визначення технічного стану).

, (2.2)

де - Число станів об'єкта.

3. Імовірність правильного діагностування D – повна ймовірність того, що система діагностування визначає той технічний стан, в якому дійсно знаходиться об'єкт діагностування.

. (2.3)

4. Середня оперативна тривалість діагностування

Математичне очікування оперативної тривалості одно-

кратного діагностування

, (2.4)

де – середня оперативна тривалість діагностування об'єкта, що перебуває у стані;

Оперативна тривалість діагностування об'єкта, що перебуває у стані за умови, що засіб діагностування перебуває у стані.

Величина включає тривалість виконання допоміжних операцій діагностування та тривалість власне діагностування.

5. Середня вартість діагностування – математичне очікування вартості одноразового діагностування.

, (2.5)

де – середня вартість діагностування об'єкта, що перебуває у стані;

Вартість діагностування об'єкта, що перебуває у стані за умови, що засіб діагностування перебуває у стані. Розмір включає амортизаційні витрати діагностування, витрати на експлуатацію системи діагностування та вартість зносу об'єкта діагностування.

6. Середня оперативна трудомісткість діагностування – математичне очікування оперативної трудомісткості проведення одноразового діагностування

, (2.6)

де - Середня оперативна трудомісткість діагностування при знаходженні об'єкта в стані;

Оперативна трудомісткість діагностування об'єкта, що у стані за умови, що засіб діагностування перебуває у стані.

7. Глибина пошуку дефекту L – характеристика пошуку дефекту, що задається вказівкою складової частини об'єкта діагностування або її ділянки з точністю, до яких визначається місце дефекту.

Розглянемо тепер показник контролепридатності. Контрольпридатність забезпечується на стадіях розробки та виготовлення та повинна встановлюватись у технічних завданнях на розробку та модернізацію виробу.

Відповідно встановлено такі показники контролепридатності та формули для їх розрахунку:

1. Коефіцієнт повноти перевірки справності (працездатності, правильного функціонування):

, (2.7)

де - сумарна інтенсивність відмов складових частин системи, що перевіряються, на прийнятому рівні поділу;

- Сумарна інтенсивність відмов всіх складових частин системи на прийнятому рівні поділу.

2. Коефіцієнт глибини пошуку:

, (2.8)

Де - число однозначно помітних складових частин системи на прийнятому рівні поділу, з точністю до якого визначається місце дефекту;

- загальна кількість складових частин системи на прийнятому рівні поділу, з точністю до яких потрібне визначення місця дефекту.

3. Довжина тесту діагностування:

(2.9)

де || - Число тестових впливів.

4. Середній час підготовки системи до діагностування заданою кількістю фахівців:

, (2.10)

де - середній час встановлення зняття вимірювальних перетворювачівта інших пристроїв, необхідних для діагностування;

- Середній час машинно-демонтажних робіт на системи, необхідні для підготовки до діагностування.

5. Середня трудомісткість підготовки до діагностування:

, (2.11)

де – середня трудомісткість встановлення та зняття перетворювачів та інших пристроїв, необхідних для діагностування;

– середня трудомісткість монтажу – демонтаж робіт на об'єкт для забезпечення доступу до контрольних точок та приведення об'єкта у вихідний стан після діагностування.

6. Коефіцієнт надмірності системи:

(2.12)

де - Обсяг складових частин, введених для діагностування системи;

Маса чи обсяг системи.

7. Коефіцієнт уніфікації пристроїв сполучення та системи із засобами діагностування:

(2.13)

де - Число уніфікованих пристроїв сполучення.

Загальна кількість пристроїв сполучення.

8. Коефіцієнт уніфікації параметрів сигналів системи:

(2.14)

Де – число уніфікованих параметрів сигналів системи, що використовуються під час діагностування;

Загальна кількість параметрів сигналів, що використовуються під час діагностування.

9. Коефіцієнт трудомісткості підготовки системи до діагностування:

(2.15)

де – середня оперативна трудомісткість діагностування системи;

Середня трудомісткість підготовки системи до діагностування.

10. Коефіцієнт використання спеціальних засобів діагностування:

(2.16)

де – сумарна маса чи обсяг серійних та спеціальних засобів діагностування;

- Маса або обсяг спеціальних засобів діагностування.

11. Рівень контролю придатності при оцінці:

диференціальної: (2.17)

де - значення показника контролепридатності системи, що оцінюється; - Значення базового показника контролепридатності.

Комплексної, (2.18)

де - число показників контролепридатності, за сукупністю яких оцінюють рівень контролепридатності;

Коефіцієнт вагомості -го показника контролепридатності.

3. ЕЛЕМЕНТИ ЦИФРОВИХ СИСТЕМ І ПРОБЛЕМИ ПІДВИЩЕННЯ ЇХ НАДІЙНОСТІ

3.1. Цифрові системи, основні критерії їхньої надійності

Основним завданням сучасних цифрових систем є підвищення ефективності та якості передачі інформації. Розв'язання цього завдання розвивається у двох напрямках: з одного боку, удосконалюються методи передачі та прийому дискретних повідомлень для збільшення швидкості та достовірності інформації, що передається при обмеженні витрат, з іншого боку, розробляються нові методи побудови цифрових систем, що забезпечують високу надійність їх роботи

Такий підхід вимагає розробки цифрових систем, що реалізують складні алгоритми керування в умовах випадкових впливів з необхідністю адаптації та володіють властивістю відмовостійкості.

Застосування для цих цілей ВІС, НВІС та МПК дозволяє забезпечити високу ефективність каналів передачі інформації та здатність у разі відмови швидко відновити нормальне функціонування цифрових систем.

Надалі під сучасною цифровою системою розумітимемо таку систему, яка будується на основі БІС, НВІС та МПК.

Структурну схему цифрової системи наведено на рис.3.1. Передавальна частина цифрової системи здійснює ряд перетворень дискретного повідомлення сигнал. Сукупність операцій, пов'язаних з перетворенням повідомлень, що передаються в сигнал, називається способом передачі, який можна описати операторним співвідношенням

(3.1)

де - Оператор способу передачі;

Оператор кодування;

Оператор модуляції;

Випадковий процес виникнення збоїв та відмов у передавачі.

Поява збоїв та відмов у передавачі призводить до порушення умови >

Сигнали, що передаються серед поширення, зазнають у ній ослаблення і спотворення. Тому сигнали, що надходять до пункту прийому можуть істотно відрізнятися від передавачем.

Рис. 3.1. Структурна схема цифрової системи

Вплив середовища на сигнали, що поширюються в ній, можна також описати операторним співвідношенням

(3.2)

де - Оператор середовища поширення.

У каналі зв'язку на сигнал, що передається, накладаються перешкоди, так що при передачі сигналу на вході приймача діє спотворений сигнал:

, (3.3)

де - випадковий процес, що відповідає одній з перешкод;

Число незалежних джерел перешкод.

Завдання приймача у тому, щоб у прийнятому спотвореному сигналу визначити яке повідомлення передавалося. Сукупність операцій приймача можна описати операторним співвідношенням:

(3.4)

де - Оператор способу прийому;

Оператор демодуляції;

Оператор декодування;

Випадковий процес виникнення відмов та збоїв у приймачі.

Повнота відповідності переданої послідовності залежить як від коригувальних можливостей кодованої послідовності, рівня сигналу і перешкод та його статистики, властивостей декодирующих пристроїв, а й здатність цифрової системи коригувати помилки, викликані апаратурними збоями і відмовими передавача і приймача і . Розглянутий підхід дозволяє описати процес передачі інформації математичною моделлющо дозволяє виявити вплив різних факторів на ефективність цифрових систем і намітити шляхи підвищення їх надійності.

Відомо, що всі цифрові системи бувають не відновлювані та відновлювані. Основним критерієм надійності цифрової системи, що не відновлюється, є ймовірність безвідмовної роботи:

(3.5)

це ймовірність того, що за заданий час t не відбудеться відмови;

Де -

? - Інтенсивність відмови;

Число елементів у цифровій системі;

Інтенсивність відмови одного елемента цифрової системи.

Основним критерієм надійності відновлюваних цифрових систем є коефіцієнт готовності

, (3.6)

який характеризує ймовірність того, що система перебуватиме у справному стані у довільно обраний момент часу;

Де - середнє напрацювання на відмову;

Це середнє значення тривалості безперервної роботи системи між двома відмовами.

, (3.7)

де N-загальна кількість відмов;

Час роботи між () та відмовою.

Час відновлення. Середній час простою системи, викликане відшуканням та усуненням відмови.

, (3.8)

де – тривалість відмови.

де - Інтенсивність відновлення, характеризує число відновлень в одиницю часу.

3.2. Шляхи підвищення надійності цифрових систем

Сучасні цифрові системи, являють собою складні територіально розподілені технічні комплекси, що виконують важливі завдання щодо своєчасної та якісної передачі інформації.

Технічне обслуговування та забезпечення необхідних ремонтно-відновлювальних робіт для складних цифрових систем є важливою проблемою.

При виборі цифрових систем необхідно переконатись, що їх виробники готові здійснити технічну підтримкуна протязі як гарантійного, а й усього терміну служби, тобто. до настання граничного стану. Таким чином, при ухваленні рішення про придбання цифрових систем операторам необхідно враховувати довгострокові витрати на її технічне обслуговування та ремонт.

Необхідно відзначити, що якість послуг, а також розміри витрат, які несе операторська компанія у своїй діяльності, значною мірою залежить від підготовки та організації процесу технічного обслуговування та ремонту цифрових систем. Тому завдання вдосконалення методів технічного обслуговування та ремонту, територіально розподілених цифрових систем набуває все більшої актуальності.

Відомо, що вимоги міжнародних стандартів у сфері якості зобов'язують оператора зв'язку як постачальника послуг включати до системи якості – технічне обслуговування та ремонт цифрових систем.

Як показує міжнародний досвід розвинених країн, у яких вже пройдено період масової цифровізації мережі телекомунікацій та впровадження принципово нових послуг, ефективно це завдання вирішується створенням розвиненої інфраструктури організаційно-технічної підтримки, що включає також систему сервіс центрів та центри ремонту.

Тому постачальники цифрових систем мають організувати центри. сервісного обслуговуваннядля здійснення гарантійного та післягарантійного обслуговування свого обладнання, поточної її експлуатації та ремонту.

Зазвичай структура системи сервіс центрів включає:

Головний сервіс центр, що координує роботу решти сервіс центрів і має можливість виконувати найскладніші види робіт;

Регіональні послуги центри;

Служби технічного обслуговування оператора зв'язку.

Однак, як показує практика, поряд з високою якістю обладнання, що поставляється, і його широкими функціональними можливостями виникає і ряд проблем:

Недостатній розвиток (а в ряді випадків відсутність) мережі сервісного обслуговування цифрових систем, що поставляються;

Постачальників цифрових систем більше, ніж обслуговування центрів;

Висока вартість ремонту цифрових систем.

У зв'язку з цим до постачальників необхідно пред'являти відповідні вимоги щодо організації технічного обслуговування обладнання, що постачається, та термінів заміни несправних вузлів цифрових систем.

Так як рівень зручності функцій технічного обслуговування цифрових систем варіюється від системи до системи, то і робота з різними системамипотребує різного ступеня підготовки обслуговуючого персоналу. Як показує практика, по-різному будують фірми постачальники телекомунікаційного обладнання та свою стратегію організації сервісної підтримки:

створення головного обслуговування центру технічної підтримки;

створення розвиненої мережі регіональних центрів підтримки;

Підтримка через мережу дистриб'юторів та своє представництво;

Підтримка силами дилерської мережі.
В даний час існує велика різноманітність форм, методів та видів технічного обслуговування. Послуги замовникам надаються у чотирьох різних формах:

самообслуговування силами самих замовників;

Обслуговування дома експлуатації устаткування;

Обслуговування у центрах, які здійснюють не ремонт, а заміну;

Обслуговування у центрах ремонту.

Слід зазначити, що у час немає єдиної концепції сервісного обслуговування.

1. Одні операторські компанії дотримуються думки, що головним завданням є прискорення ремонту, що досягається заміною плат і навіть блоків, які потім проходять повний цикл контролю та відновлення їхньої працездатності в центрах ремонту, оснащених комплектом сучасного діагностичного обладнання.

2. Інші операторські компанії вважають за краще переходити до ремонту на рівні елементів, для локалізації несправностей яких вони використовують новітні діагностичні засоби високої функціональної складності.

Тому невід'ємною складовою систем технічного обслуговування та ремонту як системи управління станом цифрових систем є система технічного діагностування. В даний час загальновизнано, що одним із важливих шляхів підвищення експлуатаційної надійності та в кінцевому рахунку якості функціонування цифрових систем є створення ефективної системи технічного діагностування.

Тому вирішення завдань технічного обслуговування та ремонту передбачає використання відповідної системи технічної діагностики цифрових систем на етапі їх експлуатації, яка повинна забезпечувати двоступінчасту стратегію пошуку несправностей у цифрових системах із глибиною пошуку відповідно до типового елемента заміни (ТЕЗ), плати та мікросхеми. З урахуванням розширення номенклатури цифрових систем виникає необхідність у зниженні вимог до кваліфікації обслуговуючого персоналу систем технічного діагностування, особливо для центрів сервісного обслуговування та ремонту. Діагностична апаратура, призначена для цих центрів, повинна мати по можливості мінімальні масогабаритні показники та забезпечувати облік специфіки кожного об'єкта діагностування.

В даний час відомі такі основні напрямки робіт щодо підвищення надійності функціонування цифрових систем:

1. Насамперед надійність підвищується за рахунок використання високонадійних компонентів. Цей напрямок пов'язаний із значними витратами коштів та забезпечує лише вирішення завдання безвідмовності, але не ремонтопридатності. Одностороння орієнтація при створенні систем на досягнення високої безвідмовності (за рахунок використання більш досконалої елементної бази та вузлів) на шкоду ремонтопридатності, у багатьох випадках не призводить, зрештою, до підвищення коефіцієнта готовності в реальних умовах експлуатації. Це пов'язано з тим, що навіть висококваліфіковані фахівці з використанням традиційних технічних засобів діагностики витрачають на пошук та локалізацію несправностей у складних сучасних цифрових системах до 70-80% активного ремонтного часу.

2. Другим напрямом підвищення надійності є дублювання чи резервування технічних засобів та каналів зв'язку. Цей напрям вимагає вкладення великих економічних пріоритетів і трудових витрат, що у кінцевому підсумку веде часом до невиправданого марнотратству, ще, у разі має бути забезпечена підвищена надійність самих переключаючих пристроїв.

3. Цей напрямок пов'язаний з поліпшенням експлуатаційних та технічних характеристик, шляхом покращення показників ремонтопридатності засобами технічної діагностики Слід зазначити, що у існуючих цифрових системах відсутні кошти, які б оперативно здійснювати селектування канальних помилок від помилок, викликаних апаратурними джерелами в передавальної і приймальної частинах (модемах, кодеках, пристроях синхронізації тощо.). У таких цифрових системах виявлення факту відмови, пошук та локалізація апаратурних джерел несправностей провадиться в режимі «Аварія зв'язку». Крім того, більшість існуючих засобів контролю та діагностики практично застосовні у ремонтно-профілактичних режимах, що призводить до великого просторово-часового розриву між виникненням та виявленням несправностей. Останнє, зрештою, призводить до значних економічних та тимчасових витрат на пошук та локалізацію розташування джерела та причини несправностей.

У зв'язку з цим, з метою покращення показників ремонтопридатності, необхідно передбачити спеціальні заходи для оперативного виявлення факту появи помилок через апаратурні джерела, пошук і локалізація, як місця появи збоїв та відмов у блоках цифрових систем (модемах, кодеках, пристроях синхронізації тощо). д.), і несправностей у функціональної схемі несправного вузла.

З метою підтримки цифрових систем у технічно справному стані створюється підсистема контролю та діагностики, яка є сукупністю програмних та апаратних засобів, призначених для діагностування їх технічного стану та підтримки (або відновлення) необхідного якісного рівня роботи. Засоби контролю та діагностики цифрових систем дозволяють прискорити складні процеси виявлення та усунення відмов, зменшити час простою обладнання.

До елементів цифрових систем відносяться кінцева апаратура, каналоутворююча апаратура, комутаційні системи тощо.

На рис. 3.2. показано структурну схему елемента цифрової системи передачі інформації, де наведено контрольні точки. Пристрій управління та контролю, поряд з основними пристроями перетворення сигналів (УПС) та захисту від помилок (ПЗВ), також контролює детектор якості сигналів (ДКС), пристрій сполучення (УС) та кінцеве обладнання даних (ООД). Контроль цифрових систем дозволяє виявити

Рис.3.2. Структурна схема елемента цифрової системи передачі

Інформація

несправні вузли, що знижує кількість апаратурних помилок, скорочує час простою термінальних пристроїв.

Однією з основних завдань є оцінка станів якості дискретних каналів, які класифікуються як працездатний та непрацездатний стан.

Відомо, що якість дискретних каналів оцінюється якістю передачі інформації по каналах:

методом оцінки через вторинні статистичні характеристики сигналів (спотворень елементів, сигналів стирання помилок);

методом оцінки через параметри сигналів;

Методом оцінки через параметри перешкод.

Результати цих оцінок використовуються як діагностики технічного стану каналу передачі, так підвищення вірності прийнятої послідовності сигналів.

Підсистема технічної діагностики складається з апаратних та програмних засобів, що забезпечують оцінку інформативних діагностичних ознак, що дозволяють шляхом обробки діагностичної інформації із заданою ймовірністю, та глибиною діагностувати технічні стани цифрових систем.

і т.д.................

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

ТЕХНІЧНА ДІАГНОСТИКА ЦИФРОВИХ СИСТЕМ

Навчальний посібник

Ташкент 2006

Зміст

• Вступ
• 1. Технічна експлуатація цифрових систем та пристроїв
• 3 . Елементцифрових систем та проблеми підвищення їх надійності
• 3.1 Цифрові системи, основні критерії їхньої надійності
• 3.3 Аналіз стратегії діагностики та відновлення працездатності цифрових систем
• 4. Методи контролю та діагностики цифрових систем
• 4.1 Особливості сучасних цифрових систем як об'єкта контролю та діагностики
• 4.2 Аналіз моделей несправності цифрових пристроїв
• 4.3 Види та методи контролю та діагностики
• 4.4 Вбудований контроль цифрових систем
• 5. Технічні засоби контролю та діагностики цифрових пристроїв
• 5.1 Логічні зонди та струмові індикатори
• 5.2 Логічні аналізатори
• 5.3 Сигнатурний аналізатор
• 5.4 Методика вимірювання еталонних сигнатур та побудови алгоритмів пошуку несправностей з використанням сигнатурного аналізу
• Висновок
• Список використаних джерел
• У навчальному посібнику наводяться основи контролю та технічної діагностики цифрових систем, аналіз та класифікація методів та засобів контролю та діагностики. Проведено аналіз цифрових систем як об'єкта діагностики, моделей несправностей цифрових пристроїв. Здійснено оцінку ефективності вбудованого контролю цифрових систем. Розглянуто питання технічної реалізації процедур контролю та діагностики цифрових пристроїв на основі сигнатурного аналізу.
• Навчальний посібник призначений для бакалаврів та магістрів, які вивчають питання технічного обслуговування та ремонту цифрових систем, а також для фахівців з технічної діагностики цифрових пристроїв.

Вступ

В останнє десятиліття широкого поширення на мережах телекомунікацій набувають цифрові системи, до яких належать:

мережеві елементи (системи передачі SDН, цифрові автоматичні телефонні станції (АТС), системи передачі даних, сервери доступу, маршрутизатори, термінальне обладнання та ін.);

системи підтримки функціонування мережі (управління мережею, контроль трафіку та ін.);

системи підтримки бізнес-процесів та автоматизовані системи розрахунків (білінгові системи).

Введення в технічну експлуатацію цифрових систем ставить головне завдання забезпечення їх якісного функціонування. Для побудови сучасних цифрових систем використовується елементна база, заснована на застосуванні великих інтегральних схем (ВІС), надвеликих інтегральних схем (СВІС) та мікропроцесорних комплектів (МПК), яка дозволяє суттєво підвищити ефективність систем – збільшити продуктивність та надійність, розширити функціональні можливості систем, зменшити масу, габарити та споживану потужність. Водночас перехід до широкого використання ВІС, НВІС та МПК у сучасних телекомунікаційних системах створив разом із безперечними перевагами та низку серйозних проблем у їхньому експлуатаційному обслуговуванні, пов'язаних насамперед із процесами контролю та діагностики. Це пов'язано з тим, що складність і кількість цифрових систем, що знаходяться в експлуатації, зростає швидше, ніж кількість кваліфікованого обслуговуючого персоналу. Так як будь-яка цифрова система має кінцеву надійність, то при виникненні в ній відмов виникає необхідність швидкого виявлення, пошуку та усунення несправностей і відновлення заданих показників надійності. Особливе значення має та обставина, що традиційні методи технічної діагностики вимагають наявності висококваліфікованого обслуговуючого персоналу або складного діагностичного забезпечення. Необхідно відзначити, що з підвищенням загальної надійності цифрових систем зменшується кількість відмов та втручання оператора для пошуку та усунення несправностей. З іншого боку, поряд із підвищенням надійності цифрових систем спостерігається тенденція до певної втрати обслуговуючим персоналом навичок усунення несправностей. Виникає відомий феномен, що надійніше цифрова система, тим повільніше і менш точно перебувають у несправності, т.к. обслуговуючий персонал важко накопичує досвід пошуку та локалізації несправностей у цифрових системах підвищеної складності . Загалом до 70-80% часу відновлення систем, що відмовили, складає час технічної діагностики, що складається з часу пошуку і локалізації елементів, що відмовили. Однак, як показує експлуатаційна практика, сьогодні інженери не завжди готові вирішувати на необхідному рівні завдання технічної експлуатації цифрових систем. Тому зростання складності цифрових систем та важливість забезпечення їх якісного функціонування потребує організації її технічної експлуатації на наукових засадах. У зв'язку з цим інженери, пов'язані з технічною експлуатацією цифрових систем, повинні не тільки знати, як працюють системи, але також знати, як вони не працюють, як проявляється стан непрацездатності.

Вирішальним фактором, що забезпечує високу готовність цифрових систем є наявність засобів діагностики, що дозволяють оперативно проводити пошук і локалізацію несправностей. І тому необхідно, щоб інженери мали хорошу підготовку щодо попередження і розпізнавання виникнення непрацездатних станів і несправностей, тобто. були знайомі з цілями, завданнями, принципами, методами та засобами технічної діагностики. Вміли грамотно їх вибирати, застосовувати та ефективно використовувати в експлуатаційних умовах. Даний навчальний посібник з курсу "Технічна діагностика цифрових систем" покликаний привернути належну увагу до проблем та завдань технічної діагностики під час підготовки бакалаврів та магістрів за напрямом телекомунікацій.

цифрова система діагностика контроль

1. Технічна експлуатація цифрових систем та пристроїв

1.1 Життєвий цикл цифрової системи

Цифрові пристрої та системи, як і інші технічні системи, створюються для задоволення конкретних потреб людей та суспільства. Об'єктивно цифровій системі притаманні ієрархічність структури, зв'язок із зовнішнім середовищем, взаємозв'язок елементів, з яких складаються підсистеми, наявність керуючих та виконавчих органів тощо.

При цьому всі зміни цифрової системи, починаючи з моменту її створення (виникнення необхідності її створення) і закінчуючи повною утилізацією, утворюють життєвий цикл (ЖЦ), що характеризується рядом процесів і включає різні стадії та етапи. У таблиці 1.1 наведено типовий життєвий цикл цифрової системи.

Життєвий цикл цифрової системи – це сукупність дослідження, розробки, виготовлення, обігу, експлуатації та утилізації системи від початку дослідження можливостей її створення до закінчення використання за призначенням.

Складовими життєвого циклу є:

стадія дослідження та проектування цифрових систем, на якій здійснюються дослідження та відпрацювання задуму, формування рівня якості, що відповідає досягненням науково-технічного прогресу, розробка проектної та робочої документації, виготовлення та випробування дослідного зразка, розробка робочої конструкторської документації;

стадія виготовлення цифрових систем, що включає: - технологічну підготовку виробництва; становлення виробництва; підготовку виробів до транспортування та зберігання;

стадія обігу виробів, де організується максимальне збереження якості готової продукції період транспортування і зберігання;

стадія експлуатації, на якій реалізується, підтримується та відновлюється якість системи, воно включає: цільове використання, відповідно до призначення; технічне обслуговування; ремонт та відновлення після відмови.

На рис.1.1 наведено типовий розподіл стадій та етапів життєвого циклу, цифрової системи. Ми розглядатимемо завдання, що виникають на стадії життєвого циклу, пов'язаному експлуатацією цифрових систем. Отже, експлуатація системи - стадія життєвого циклу, де реалізується (функціональне використання), підтримується (технічне обслуговування) і відновлюється (технічне обслуговування і ремонт) її якість.

Частину експлуатації, що включає транспортування, зберігання, технічне обслуговування та ремонт, називають технічною експлуатацією.

Таблиця 1.1

Стадії життєвого циклу цифрової системи

Пошукові дослідження	Науково-дослідні роботи (НДР)	Дослідно-конструкторські розробки (ДКР)	Промислове виробництво	Експлуатація
1. Постановка наукової проблеми 2. Аналіз публікацій з досліджуваної проблеми 3. Теоретичні дослідження та розробка наукових концепцій (дослідницький	1. Розробка технічного завдання на НДР 2. Формалізація технічної ідеї 3. Дослідження ринку 4. Техніко- економічне обґрунтування	1. Розробка технічного завдання на ДКР Розробка ескізного 3. Виготовлення макетів 4. Розробка технічного 5. Створення робітника 6. Виготовлення досвідчених зразків, їх випробування 7. Коригування конструкторський документації (КД) з результатом виготовлення та випробування досвідчених зразків 8. Технічна підготовка, виробництва	1. Виготовлення та випробування настановною 2. Коригування конструкторський документації результатам виготовлення та випробування настановною 3. Серійне виробництво	1. Приробіток 2. Нормальна експлуатація 3. Старіння 4. Ремонт чи утилізація

Рис.1.1 Життєвий цикл цифрової системи

1.2 Основні завдання теорії технічної експлуатації цифрових систем

Класифікація основних завдань технічної експлуатації цифрових систем наведено на рис.1.2. Теорія технічної експлуатації систем розглядає математичні моделі деградаційних процесів у роботі систем, старіння та зносу вузлів, методи розрахунку та оцінки надійного функціонування систем, теорію діагностування та прогнозування відмов та несправностей у системах, теорію оптимальних профілактичних заходів, теорію відновлення та методи збільшення технічного ресурсу систем та і т.д. У зв'язку з тим, що ці процеси в основному стохастичні, з метою розробки їхньої математичної моделі застосовують аналітичні методи теорії випадкових процесів та теорії масового обслуговування. В даний час для цих цілей успішно застосовуються статистична теорія прийняття рішень і статистична теорія розпізнавання образів.

Використання нових напрямків математичної теоріївипадкових процесів у розробці моделей процесів технічної експлуатації систем дозволяє значно розширити наші пізнання та успішно керувати процесами для підвищення ефективності функціонування та покращення працездатності досить складних цифрових систем.

Рис.1.2 Класифікація завдань технічної експлуатації цифрових систем

Тому першому етапі дослідження здійснюється рішення наступних завдань: оптимальне управління експлуатаційними процесами, розробка оптимальних моделей експлуатації цифрових систем, складання оптимальних планів організації техобслуговування, вибір оптимальних профілактичних процедур, розробка методів ефективної технічної діагностики та прогнозування технічного стану систем.

Як зазначено в , основне завдання теорії експлуатації полягає в науковому прогнозуванні станів складних систем або технічних пристроїв та виробленні за допомогою спеціальних моделей та математичних методів аналізу та синтезу цих моделей рекомендацій щодо організації їх експлуатації. Слід зазначити, що при вирішенні основного завдання експлуатації використовується імовірнісно-статистичний підхід до прогнозування та управління станами складних систем та моделювання експлуатаційних процесів. Тому теорія експлуатації цифрових систем у цей період швидко формується та посилено розвивається.

Технічна експлуатація цифрових систем зводиться до оптимізації діяльності людино-машинних систем та процедур керуючих впливів людини на функціонування систем. Тому режими експлуатації цифрових систем (рис.1.2) можна розрізняти залежно від відносин людино-машинної системи: передексплуатаційні режими систем, експлуатаційні режими систем, режими технічного обслуговування і ремонти систем.

Режими різняться певними етапами і фазами, типом процедур управляючих впливів техперсоналу функціонування систем.

Режими експлуатації залежать переважно від якості елементної бази систем, ступеня використання мікропроцесорної техніки у складі апаратури, комплексу контрольно-вимірювальної апаратури, ступеня навчання техперсоналу, і навіть інших обставин, що з забезпеченням запасними елементами систем. Крім того, режими експлуатації обумовлені основними вимогами цифрових систем: вірністю передачі інформації, часом затримки в доставці інформації, надійністю доставки інформації.

Експлуатація систем - це процес їх використання за призначенням за підтримки систем у технічно справному стані, що складається з ланцюжка різних послідовних та планомірних заходів: техобслуговування, профілактики, контролю, ремонту тощо.

Техобслуговування систем (рис.1.2) характеризують три основні етапи: профілактичне обслуговування, контроль та оцінка технічного стану, організація техобслуговування. Визначити ступінь впливу окремих етапів технічного обслуговування на надійність систем дуже важко, але відомо, що вони істотно впливають на якість і надійність функціонування систем.

Контроль та оцінка технічного стану систем здійснюється контролем за якістю функціонування вузлів систем, методами технічної діагностики відмов та несправностей, а також реалізацією алгоритмів прогнозування відмов у системах.

1.3 Загальні принципипобудови системи технічної експлуатації

Загальне завдання системи технічної експлуатації (СТЕ) полягає у забезпеченні безперебійного функціонування цифрових систем, тому основним напрямом розвитку СТЕ є автоматизація найважливіших технологічних процесів експлуатації. p align="justify"> Функціональним завданням технічної експлуатації є вироблення управляючих впливів, що компенсують вплив зовнішнього і внутрішнього середовищ з метою підтримки заданого технічного стану цифрових систем. Ця загальна функція поділяється на дві: загальну експлуатацію - керування станом зовнішнього середовища та технічну експлуатацію - керування станом внутрішнього середовища. При цьому керування станом внутрішнього середовища полягає в управлінні її технічним станом.

Можливу структуру автоматизованої СТЕ наведено на рис.1.3.

Рис.1.3 Структурна схема автоматизованої системи технічної експлуатації: ПНРМ - підсистема пусконалагоджувальних та ремонтних робіт; СТХ - підсистема постачання, транспортування та зберігання; СОІСТЕ - підсистема збору та обробки інформації СТЕ; ТТД – підсистема тестового технічного діагностування; ЕОСТЕ – підсистема ергономічного забезпечення СТЕ; УСТЕ – підсистема управління СТЕ.

АСТЕ складається з двох підсистем: підсистеми технічної експлуатації під час підготовки та використання цифрових систем (ТЕПІ) та підсистеми технічної експлуатації при використанні цифрових систем за призначенням (ТЕІН). Кожна з цих підсистем містить ряд елементів, основні з яких показані на рис.1.3. Докладніше функції підсистем наведені в табл.1.2.

Таблиця 1.2

Підсистема	Основні функції
	Організація пусконалагоджувальних робіт нововведених цифрових систем, а також поточного, середнього та капітального ремонтів
	Розміщення та поповнення ЗІП, баз постачання та заводів виробників ЗІП, транспортування та зберігання ЗІП
	Планування використання цифрових систем та ведення експлуатаційної документації, збирання та обробка експлуатаційних даних, розробка рекомендацій щодо вдосконалення СТЕ
	Визначення технічного стану, виявлення дефекту із заданою глибиною, взаємодія з підсистемою функціонального технічного діагностування (ФТД)
	Виконання частини функцій ТТД, які потребують участі людини, забезпечення двостороннього зв'язку в системі "людина - машина", участь у проведенні поточного ремонту, що виконується без припинення функціонування
	Визначення черговості виконання завдань ТТД, ЕОСТЕ для конкретних умов, управління процесом відновлення, обробка результатів виконання завдань ТТД та ЕОСТЕ, організація взаємодії з іншими елементами цифрових систем

Наявність СТЕ дозволяє значно зменшити час виявлення несправностей у цифрових системах та на основі контрольної інформації про стан систем запобігати появі простоїв у її роботі. З цією метою організуються центри технічної експлуатації цифрових систем, які виконують функції, зазначені на рис.1.4.

У сучасних цифрових системах поширений статистичний метод обслуговування, який полягає в тому, що ремонтно-відновлювальні роботи розпочинаються після того, як якість функціонування досягла критичного значення. Якщо під час контролю над станом елементів систем з'являються ознаки зниження якості функціонування, вони відключаються від мережі відновлення працездатності.

Контроль функціонування цифрових систем здійснюється за сукупністю параметрів, що характеризують їхню працездатність.

Контроль функціонування цифрових систем здійснюється за такими характеристиками; вірність передачі повідомлень; часу передачі повідомлень; ймовірності своєчасної доставки повідомлень; Середній час доставки повідомлень та ін. Загальна схема функціонального контролю показана на рис.1.5.

Рис.1.4 Основні функції центру технічної експлуатації

Рис.1.5 Алгоритм системи функціональної діагностики цифрової системи

2. Основи контролю та технічної діагностики цифрових систем

2.1 Основні поняття та визначення

Одним з найбільш ефективних способівПоліпшення експлуатаційно-технічних характеристик цифрових систем, що посіли домінуюче положення в сучасних телекомунікаційних системах є використання при їх експлуатації методів та засобів контролю та технічної діагностики.

Технічна діагностика являє собою область знань, що дозволяє із заданою достовірністю розділяти несправне та справне стану систем і мета її полягає у локалізації несправностей та у відновленні справного стану системи. З погляду системного підходу засоби контролю та технічної діагностики доцільно розглядати як складову частину підсистеми технічного обслуговування та ремонту, тобто системи технічної експлуатації.

Розглянемо основні поняття та визначення, що застосовуються для опису та характеристики методів контролю та діагностики.

Технічне обслуговування- це комплекс робіт (операцій) підтримки системи у справному чи працездатному стані.

Ремонт- Комплекс операцій з відновлення працездатності та відновлення ресурсів системи або її складових частин.

Ремонтопридатність- властивість системи, що полягає у пристосованості до попередження та виявлення причин виникнення її відмов та відновлення працездатного стану шляхом проведення технічного обслуговування та ремонту.

Залежно від складності та обсягу робіт, характеру несправностей передбачаються два види ремонту цифрових систем:

неплановий ремонт системи;

неплановий середній ремонт системи

Поточний ремонт- Ремонт, що виконується для забезпечення або відновлення працездатності системи та полягає в заміні або відновленні її окремих частин.

Середній ремонт- ремонт, що виконується для відновлення справності та часткового відновлення ресурсу із заміною або відновленням складових частин обмеженої номенклатури та контролем технічного стану складових частин, що виконується в обсязі, встановленому нормативно-технічною документацією.

Одним із важливих понять у технічній діагностиці є

технічний стан об'єкта.

Технічне стан- сукупність схильних до зміни в процесі виробництва або експлуатації властивостей об'єкта, що характеризується в певний момент ознаками, встановленими нормативно-технічною документацією.

Контроль технічного стану- Визначення виду технічного стану.

Вид технічного стану- Сукупність технічних станів, що задовольняють (або незадовольняють) вимогам, що визначають справність, працездатність або правильність функціонування об'єкта.

Розрізняють такі види стану об'єкта:

справний або несправний стан,

працездатний або непрацездатний стан,

повне чи часткове функціонування.

Справне- технічний стан, у якому об'єкт відповідає всім встановленим вимогам.

Несправне- технічний стан, у якому об'єкт відповідає хоча б одному з встановлених вимог нормативних характеристик.

Працездатне- технічний стан, у якому об'єкт здатний виконувати задані функції, зберігаючи значення заданих параметрів у межах.

Непрацездатне - технічний стан, у якому значення хоча одного заданого параметра, характеризує здатність об'єкта виконувати задані функції, відповідає встановленим вимогам.

Правильне функціонування- технічний стан, у якому об'єкт виконує всі регламентовані функції, які потрібні в час часу, зберігаючи значення заданих параметрів їх виконання у межах.

Неправильне функціонування- технічний стан, у якому об'єкт не виконує частини регламентованих функцій, необхідних у час часу чи зберігає значення заданих параметрів їх виконання у межах.

З визначень технічних станів об'єкта випливає, що у стані справності об'єкт завжди працездатний, може працездатності правильно функціонує у всіх режимах, а стані неправильне функціонування - непрацездатний і несправний. Правильно функціонуючий об'єкт може бути непрацездатним, отже, несправним. Працездатний об'єкт може бути несправним.

Розглянемо деякі визначення, пов'язані з поняттям контролепридатності та технічним діагностуванням.

Контрольнепридатність- Властивість об'єкта, що характеризує його пристосованість до проведення контролю заданими засобами.

Показник контролепридатності - кількісна характеристикаконтролепридатності.

Рівень контролепридатності- відносна характеристика контролепридатності, заснована на порівнянні сукупності показників контролепридатності об'єкта, що оцінюється, з відповідною сукупністю базових показників.

Технічне діагностування- Процес визначення технічного стану об'єкта з певною точністю.

Пошук дефекту- діагностування, метою якого є визначення місця та, за необхідності, причини та виду дефекту.

Тест діагностування- один або кілька тестових впливів та послідовність їх виконання, що забезпечують діагностування.

Перевіряючий тест- тест діагностування для перевірки справності чи працездатності об'єкта.

Тест пошуку дефекту- Тест діагностування для пошуку дефекту.

Система технічного діагностування- сукупність засобів та об'єкта діагностування та, за потреби, виконавців, підготовлена ​​до діагностування або здійснює його за правилами, встановленими відповідною документацією.

Результатом діагностування є висновок про технічний стан об'єкта із зазначенням, за необхідності, місця, виду та причини дефекту. Число станів, які необхідно розрізнити в результаті діагностування визначається глибиною пошуку несправності.

Глибина пошуку несправності- ступінь деталізації при технічному діагностуванні, що вказує на яку складову частини об'єкта визначається місце несправності.

2.2 Завдання та класифікація систем технічної діагностики

Дедалі більші вимоги до надійності цифрових систем викликають необхідність створення та впровадження сучасних методівта технічних засобів контролю та діагностики для різних стадій життєвого циклу Як зазначалося раніше перехід до широкого застосування ВІС, НВІС та МПК у цифрових системах створив разом із безперечними перевагами та низку серйозних проблем у їхньому експлуатаційному обслуговуванні, пов'язаних насамперед з процесами контролю та діагностики. Відомо, що витрати на пошук та усунення несправностей на етапі виробництва становлять від 30% до 50% загальних витрат на виготовлення пристроїв. На етапі експлуатації не менше 80% часу відновлення цифрової системи припадає на пошук несправного змінного елемента. Загалом витрати, пов'язані з виявленням, пошуком та усуненням несправності зростають у 10 кратному розмірі при проходженні несправності через кожен технологічний етап та від вхідного контролю інтегральних мікросхем до виявлення відмови на етапі експлуатації обходяться у 1000 разів дорожче. Успішне вирішення подібного завдання можливе лише на основі комплексного підходу до питань контролю діагностики, оскільки системи діагностики використовуються на всіх етапах життя цифрової системи. Це вимагає подальшого підвищення інтенсивності робіт з обслуговування, відновлення та ремонту на етапах виробництва та експлуатації.

Загальні завдання контролю та діагностики цифрових систем та її складових частин зазвичай розглядаються з погляду основних стадій розробки, виробництва та експлуатації. Поряд із загальними підходами до вирішення цих завдань є і суттєві відмінності, зумовлені специфічними особливостями властивими цим стадіям. На стадії розробки цифрових систем вирішуються дві задачі контролю та діагностики:

1. Забезпечення контролю придатності цифрової системи в цілому та її складових частин.

2. Налагодження, перевірка справності та працездатності складових частин та цифрової системи в цілому.

При контролі та діагностиці в умовах виробництва цифрової системи забезпечується вирішення наступних завдань:

1. Виявлення та відбраковування дефектних компонентів та вузлів на ранніх етапах виготовлення.

2. Збір та аналіз статистичної інформації про дефекти та типи несправностей.

3. Зниження трудомісткості та, відповідно, вартості контролю та діагностики.

Контроль та діагностика цифрової системи в умовах експлуатації мають такі особливості:

1. Найчастіше достатня локалізація несправностей лише на рівні конструктивно-зъемного вузла, зазвичай, типового елемента заміни (ТЕЗ).

2. Висока ймовірність появи на момент ремонту трохи більше однієї несправності.

3. У більшості цифрових систем передбачені деякі можливості контролю та діагностики.

4. Можливе раніше виявлення передвідмовних станів при профілактичних оглядах.

Таким чином, для об'єкта, що підлягає технічному діагностуванню, повинні бути встановлені вид та призначення системи діагностування. Відповідно встановлюються такі основні сфери застосування систем діагностування:

а) на етапі виробництва об'єкта: у процесі налагодження, у процесі приймання;

б) на етапі експлуатації об'єкта; при технічному обслуговуванні у процесі застосування, при технічному обслуговуванні у процесі зберігання, при технічному обслуговуванні у процесі транспортування;

в) під час ремонту виробу: перед ремонтом, після ремонту.

Системи діагностування призначаються на вирішення однієї чи кількох завдань: перевірки справності; перевірки працездатності; перевірки функціонування: пошук дефектів. При цьому складовими системи діагностування є: об'єкт технічного діагностування, під яким розуміють об'єкт або його складові, технічний стан яких підлягає визначенню, засоби технічного діагностування, сукупність вимірювальних приладів, засоби комутації та сполучення з об'єктом.

Технічне діагностування (ТД) здійснюється в системі технічного діагностування (СТД), яка є сукупністю засобів та об'єкта діагностування і при необхідності виконавців, підготовлена ​​до діагностування та здійснює його за правилами, встановленими документацією.

Складовими системи є:

об'єкт технічного діагностування(ОТД), під яким розуміють системи або його складові, технічний стан яких підлягає визначенню, та засоби технічного діагностування - сукупність вимірювальних приладів, засобів комутації та сполучення з ОТД.

Система технічного діагностуванняпрацює відповідно до алгоритму ТД, який представляє сукупність розпоряджень про проведення діагностування.

Умови проведення ТД, що включають склад діагностичних параметрів (ДП), їх гранично допустимі найменші та найбільші значення, періодичність діагностування виробу та експлуатаційні параметри засобів, що застосовуються, визначають режим технічного діагностування і контролю.

Діагностичний параметр (ознака) – параметр, який використовується у встановленому порядку для визначення технічного стану об'єкта.

Системи технічного діагностування (СТД) можуть бути різними за своїм призначенням, структурою, місцем установки, складом, конструкцією, схемотехнічним рішенням. Вони можуть бути класифіковані за низкою ознак, що визначають їхнє призначення, завдання, структуру, склад технічних засобів:

за ступенем охоплення ВДД; за характером взаємодії між ОТД та системою технічної діагностики та контролю (СТДК); за використовуваними засобами технічного діагностування та контролю; за рівнем автоматизації ОТД.

За рівнем охоплення системи технічного діагностування можуть бути поділені на локальні та загальні. Під локальними розуміють системи технічного діагностування, що вирішують одну або кілька перерахованих вище завдань - визначення працездатності чи пошук місця відмови. Спільними - називають системи технічного діагностування, що вирішують всі поставлені завдання діагностики.

За характером взаємодії ОТД із засобами технічного діагностування (СРТД) системи технічного діагностування поділяють на:

системи з функціональною діагностикою, В яких вирішення завдань діагностики здійснюється в процесі функціонування ОТД за своїм призначенням, та системи з тестовою діагностикою, в яких вирішення завдань діагностики здійснюється у спеціальному режимі роботи ОТД шляхом подачі на нього тестових сигналів.

За засобами технічного діагностування системи ТД можна розділити на:

системи з універсальними засобами ТДК (наприклад, ЕОМ);

системи зі спеціалізованими коштами(Стенди, імітатори, спеціалізовані ЕОМ);

системи з зовнішніми коштами, у яких кошти та ОТД конструктивно відокремлені один від одного;

системи зі вбудованими коштами, В яких ОТД та СТД конструктивно представляють один виріб.

За ступенем автоматизації системи технічного діагностування можна поділити на:

автоматичні, у яких процес отримання інформації про технічний стан ОТД здійснюється без участі людини;

автоматизовані, у яких отримання та обробка інформації здійснюється за частковою участю людини;

неавтоматизовані (ручні), у яких отримання та обробка інформації здійснюється людиною-оператором.

Аналогічним чином можуть класифікуватися та засоби технічного діагностування: автоматичні; автоматизовані; ручні.

Щодо об'єкта технічного діагностування системи діагностики повинні: попереджати поступові відмови; виявляти неявні відмови; здійснювати пошук несправних вузлів, блоків, складальних одиниць та локалізувати місце відмови.

2.3 Показники діагностування та контролепридатності

Як зазначалося раніше, процес визначення технічного стану об'єкта під час діагностування передбачає використання діагностичних показників.

Діагностичні показники представляють набір характеристик об'єкта, які використовуються оцінки його технічного стану. Показники діагностування визначають при проектуванні, випробуванні та експлуатації системи діагностування та використовують при порівнянні різних варіантів останніх. Відповідно до встановлюються такі показники діагностування:

1. Імовірність помилки діагностування виду - ймовірність спільного настання двох подій: об'єкт діагностування знаходиться в технічному стані, а в результаті діагностування вважається таким, що перебуває в технічному стані (при показник є вірогідністю правильного визначення технічного стану об'єкта діагностування)

, (2.1)

де - Число станів засобу діагностування;

- апріорна ймовірність знаходження об'єкта діагностування у стані;

- апріорна ймовірність знаходження засобу діагностування у стані;

- умовна ймовірність того, що в результаті діагностування об'єкт діагностування визнається таким, що перебуває в стані за умов, що він перебуває в стані і засіб діагностування перебуває в стані;

- умовна ймовірність отримання результату "об'єкт діагностування перебуває у стані" за умови, що засіб діагностування перебуває у стані;

- умовна ймовірність знаходження об'єкта діагностування у стані за умов, що отримано результат "об'єкт діагностування перебуває у стані" та засіб діагностування перебуває у стані.

2. Апостеріорна ймовірність помилки діагностування виду - ймовірність знаходження об'єкта діагностування у стані за умови, що отриманий результат "об'єкт діагностування знаходиться в технічному стані" (при =) показник є апостеріорною ймовірністю правильного визначення технічного стану).

, (2.2)

де - Число станів об'єкта.

3. Імовірність правильного діагностування D – повна ймовірність того, що система діагностування визначає той технічний стан, в якому дійсно знаходиться об'єкт діагностування.

. (2.3)

4. Середня оперативна тривалість діагностування

- математичне очікування оперативної тривалості одно-

кратного діагностування

, (2.4)

де – середня оперативна тривалість діагностування об'єкта, що перебуває у стані;

- оперативна тривалість діагностування об'єкта, що у стані за умови, що засіб діагностування перебуває у стані.

Величина включає тривалість виконання допоміжних операцій діагностування та тривалість власне діагностування.

5. Середня вартість діагностування – математичне очікування вартості одноразового діагностування.

, (2.5)

де – середня вартість діагностування об'єкта, що перебуває у стані;

- вартість діагностування об'єкта, що у стані за умови, що засіб діагностування перебуває у стані. Розмір включає амортизаційні витрати діагностування, витрати на експлуатацію системи діагностування та вартість зносу об'єкта діагностування.

6. Середня оперативна трудомісткість діагностування – математичне очікування оперативної трудомісткості проведення одноразового діагностування

, (2.6)

де - Середня оперативна трудомісткість діагностування при знаходженні об'єкта в стані;

- Оперативна трудомісткість діагностування об'єкта, що перебуває в стані за умови, що засіб діагностування перебуває в стані.

7. Глибина пошуку дефекту L – характеристика пошуку дефекту, що задається вказівкою складової частини об'єкта діагностування або її ділянки з точністю, до яких визначається місце дефекту.

Розглянемо тепер показник контролепридатності. Контрольпридатність забезпечується на стадіях розробки та виготовлення та повинна встановлюватись у технічних завданнях на розробку та модернізацію виробу.

Відповідно встановлено такі показники контролепридатності та формули для їх розрахунку:

1. Коефіцієнт повноти перевірки справності (працездатності, правильного функціонування):

, (2.7)

де - сумарна інтенсивність відмов складових частин системи, що перевіряються, на прийнятому рівні поділу;

- сумарна інтенсивність відмов всіх складових частин системи прийнятому рівні поділу.

Коефіцієнт глибини пошуку:

, (2.8)

де - Число однозначно помітних складових частин системи на прийнятому рівні поділу, з точністю до якого визначається місце дефекту; - загальна кількість складових частин системи прийнятому рівні поділу, з точністю яких потрібно визначення місця дефекта.

Довжина тесту діагностування:

(2.9)

де || - Число тестових впливів.

4. Середній час підготовки системи до діагностування заданою кількістю фахівців:

, (2.10)

де - середній час установки зняття вимірювальних перетворювачів та інших пристроїв, необхідних діагностування;

- Середній час машинно-демонтажних робіт на системи, необхідні для підготовки до діагностування.

5. Середня трудомісткість підготовки до діагностування:

, (2.11)

де - середня трудомісткість установки та зняття перетворювачів та інших пристроїв, необхідних для діагностування;

- середня трудомісткість монтажу - демонтаж робіт на об'єкт для забезпечення доступу до контрольних точок та приведення об'єкта у вихідний стан після діагностування.

6. Коефіцієнт надмірності системи:

(2.12)

де - Обсяг складових частин, введених для діагностування системи;

- Маса або обсяг системи.

7. Коефіцієнт уніфікації пристроїв сполучення та системи із засобами діагностування:

(2.13)

де - Число уніфікованих пристроїв сполучення.

- загальна кількість пристроїв сполучення.

8. Коефіцієнт уніфікації параметрів сигналів системи:

(2.14)

де - Число уніфікованих параметрів сигналів системи, що використовуються при діагностуванні;

- загальна кількість параметрів сигналів, що використовуються під час діагностування.

9. Коефіцієнт трудомісткості підготовки системи до діагностування:

(2.15)

де – середня оперативна трудомісткість діагностування системи;

- Середня трудомісткість підготовки системи до діагностування.

10. Коефіцієнт використання спеціальних засобів діагностування:

(2.16)

де - сумарна маса або обсяг серійних та спеціальних засобів діагностування;

- Маса або обсяг спеціальних засобів діагностування.

11. Рівень контролю придатності при оцінці:

диференціальної:

(2.17)

де - значення показника контролепридатності системи, що оцінюється; - Значення базового показника контролепридатності.

Комплексний

, (2.18)

де - число показників контролепридатності, за сукупністю яких оцінюють рівень контролепридатності;

- Коефіцієнт вагомості -го показника контролепридатності.

3. Елементи цифрових систем та проблеми підвищення їх надійності

3.1 Цифрові системи, основні критерії їхньої надійності

Основним завданням сучасних цифрових систем є підвищення ефективності та якості передачі інформації. Розв'язання цього завдання розвивається у двох напрямках: з одного боку, удосконалюються методи передачі та прийому дискретних повідомлень для збільшення швидкості та достовірності інформації, що передається при обмеженні витрат, з іншого боку, розробляються нові методи побудови цифрових систем, що забезпечують високу надійність їх роботи

Такий підхід вимагає розробки цифрових систем, що реалізують складні алгоритми керування в умовах випадкових впливів з необхідністю адаптації та володіють властивістю відмовостійкості.

Застосування для цих цілей ВІС, НВІС та МПК дозволяє забезпечити високу ефективність каналів передачі інформації та здатність у разі відмови швидко відновити нормальне функціонування цифрових систем. Надалі під сучасною цифровою системою розумітимемо таку систему, яка будується на основі БІС, НВІС та МПК.

Структурна схема цифрової системи наведено на рис.3.1 Передавальна частина цифрової системи здійснює ряд перетворень дискретного повідомлення сигнал. Сукупність операцій, пов'язаних з перетворенням повідомлень, що передаються в сигнал, називається способом передачі, який можна описати операторним співвідношенням

(3.1)

де - Оператор способу передачі;

- Оператор кодування;

- оператор модуляції;

- випадковий процес виникнення збоїв та відмов у передавачі.

Поява збоїв та відмов у передавачі призводить до порушення умови > та збільшення числа помилок у цифровій системі. Внаслідок цього необхідно таким чином проектувати передавач, щоб збільшити кількість помилок за рахунок порушення умови >

Сигнали, що передаються серед поширення, зазнають у ній ослаблення і спотворення. Тому сигнали, приходять до пункту прийому можуть суттєво відрізнятися від передавачів.

Рис 3.1 Структурна схема цифрової системи

Вплив середовища на сигнали, що поширюються в ній, можна також описати операторним співвідношенням

(3.2)

де - Оператор середовища поширення.

У каналі зв'язку на сигнал, що передається, накладаються перешкоди, так що при передачі сигналу на вході приймача діє спотворений сигнал:

, (3.3)

де - випадковий процес, що відповідає одній з перешкод;

- Число незалежних джерел перешкод.

Завдання приймача у тому, щоб у прийнятому спотвореному сигналу визначити яке повідомлення передавалося. Сукупність операцій приймача можна описати операторним співвідношенням:

(3.4)

де - оператор способу прийому;

- оператор демодуляції;

- оператор декодування;

- випадковий процес виникнення відмов та збоїв у приймачі.

Повнота відповідності переданої послідовності залежить як від коригувальних можливостей кодованої послідовності, рівня сигналу і перешкод та його статистики, властивостей декодирующих пристроїв, а й здатність цифрової системи коригувати помилки, викликані апаратурними збоями і відмовими передавача і приймача і . Розглянутий підхід дозволяє описати процес передачі інформації математичною моделлю, що дає змогу виявити вплив різних факторів на ефективність цифрових систем та намітити шляхи підвищення їхньої надійності.

Відомо, що всі цифрові системи бувають не відновлювані та відновлювані. Основним критерієм надійності цифрової системи, що не відновлюється, є ймовірність безвідмовної роботи:

(3.5)

це ймовірність того, що за заданий час t не відбудеться відмови; де -

л – інтенсивність відмови;

- Число елементів у цифровій системі;

- Інтенсивність відмови одного елемента цифрової системи.

Основним критерієм надійності відновлюваних цифрових систем є коефіцієнт готовності

, (3.6)

який характеризує ймовірність того, що система перебуватиме у справному стані у довільно обраний момент часу; де - середнє напрацювання на відмову; Це середнє значення тривалості безперервної роботи системи між двома відмовами.

, (3.7)

де N – загальна кількість відмов;

-час роботи між () та відмовою.

.

- Час відновлення. Середній час простою системи, викликане відшуканням та усуненням відмови.

, (3.8)

де – тривалість відмови.

де - Інтенсивність відновлення, характеризує число відновлень в одиницю часу.

3.2 Шляхи підвищення надійності цифрових систем

Сучасні цифрові системи, являють собою складні територіально розподілені технічні комплекси, що виконують важливі завдання щодо своєчасної та якісної передачі інформації.

Технічне обслуговування та забезпечення необхідних ремонтно-відновлювальних робіт для складних цифрових систем є важливою проблемою.

При виборі цифрових систем необхідно переконається, що виробники готові здійснити технічну підтримку протягом як гарантійного, а й усього терміну служби, тобто. до настання граничного стану. Таким чином, при ухваленні рішення про придбання цифрових систем операторам необхідно враховувати довгострокові витрати на її технічне обслуговування та ремонт.

Необхідно відзначити, що якість послуг, а також розміри витрат, які несе операторська компанія у своїй діяльності, значною мірою залежить від підготовки та організації процесу технічного обслуговування та ремонту цифрових систем. Тому завдання вдосконалення методів технічного обслуговування та ремонту, територіально розподілених цифрових систем набуває все більшої актуальності.

Відомо, що вимоги міжнародних стандартів у сфері якості зобов'язують оператора зв'язку як постачальника послуг включати в систему якості - технічне обслуговування та ремонт цифрових систем.

Як показує міжнародний досвід розвинених країн, у яких вже пройдено період масової цифровізації мережі телекомунікацій та впровадження принципово нових послуг, ефективно це завдання вирішується створенням розвиненої інфраструктури організаційно-технічної підтримки, що включає також систему сервіс центрів та центри ремонту.

Тому постачальники цифрових систем повинні організувати центри сервісного обслуговування для здійснення гарантійного та післягарантійного обслуговування свого обладнання, її експлуатації та ремонту.

Зазвичай структура системи сервіс центрів включає:

головний сервіс центр, що координує роботу всіх інших сервіс центрів і має можливість виконувати найскладніші види робіт;

регіональні послуги центри;

служби технічного обслуговування оператора зв'язку.

Однак, як показує практика, поряд з високою якістю обладнання, що поставляється, і його широкими функціональними можливостямивиникає і низка проблем:

недостатній розвиток (а в ряді випадків відсутність) мережі сервісного обслуговування цифрових систем;

постачальників цифрових систем більше, ніж обслуговування центрів;

найвища вартість ремонту цифрових систем.

У зв'язку з цим до постачальників необхідно пред'являти відповідні вимоги щодо організації технічного обслуговування обладнання, що постачається, та термінів заміни несправних вузлів цифрових систем.

Оскільки рівень зручності функцій технічного обслуговування цифрових систем варіюється від системи до системи, те й робота з різними системами потребує різного ступеня підготовки обслуговуючого персоналу. Як показує практика, по-різному будують фірми постачальники телекомунікаційного обладнання та свою стратегію організації сервісної підтримки:

створення головного обслуговування центру технічної підтримки;

створення розвиненої мережі регіональних центрів підтримки;

підтримка через мережу дистриб'юторів та своє представництво;

підтримка силами дилерської мережі.

В даний час існує велика різноманітність форм, методів та видів технічного обслуговування. Послуги замовникам надаються у чотирьох різних формах:

самообслуговування силами замовників;

обслуговування дома експлуатації устаткування;

обслуговування у центрах, які роблять не ремонт, а заміну;

обслуговування у центрах ремонту.

Слід зазначити, що у час немає єдиної концепції сервісного обслуговування.

1. Одні операторські компанії дотримуються думки, що головним завданням є прискорення ремонту, що досягається заміною плат і навіть блоків, які потім проходять повний циклконтролю та відновлення їх працездатності у центрах ремонту, оснащених комплектом сучасного діагностичного обладнання.

2. Інші операторські компанії вважають за краще переходити до ремонту на рівні елементів, для локалізації несправностей яких вони використовують новітні діагностичні засоби високої функціональної складності.

Тому невід'ємною складовою систем технічного обслуговування та ремонту як системи управління станом цифрових систем є система технічного діагностування. В даний час загальновизнано, що одним із важливих шляхів підвищення експлуатаційної надійності та в кінцевому рахунку якості функціонування цифрових систем є створення ефективної системи технічного діагностування.

Тому вирішення завдань технічного обслуговування та ремонту передбачає використання відповідної системи технічної діагностики цифрових систем на етапі їх експлуатації, яка повинна забезпечувати двоступінчасту стратегію пошуку несправностей у цифрових системах із глибиною пошуку відповідно до типового елемента заміни (ТЕЗ), плати та мікросхеми. З урахуванням розширення номенклатури цифрових систем виникає необхідність у зниженні вимог до кваліфікації обслуговуючого персоналу систем технічного діагностування, особливо для центрів сервісного обслуговування та ремонту. Діагностична апаратура, призначена для цих центрів, повинна мати по можливості мінімальні масогабаритні показники та забезпечувати облік специфіки кожного об'єкта діагностування.

В даний час відомі такі основні напрямки робіт щодо підвищення надійності функціонування цифрових систем:

1. Насамперед надійність підвищується за рахунок використання високонадійних компонентів. Цей напрямок пов'язаний із значними витратами коштів та забезпечує лише вирішення завдання безвідмовності, але не ремонтопридатності. Одностороння орієнтація при створенні систем на досягнення високої безвідмовності (за рахунок використання більш досконалої елементної бази та вузлів) на шкоду ремонтопридатності, у багатьох випадках не призводить, зрештою, до підвищення коефіцієнта готовності в реальних умовах експлуатації. Це пов'язано з тим, що навіть висококваліфіковані фахівці з використанням традиційних технічних засобів діагностики витрачають на пошук та локалізацію несправностей у складних сучасних цифрових системах до 70-80% активного ремонтного часу.

Подібні документи

Якість контролю та діагностики залежить не тільки від технічних характеристик контрольно-діагностуючої апаратури, а й від тістопридатності виробу, що випробовується. Сигнали, що виникають у процесі функціонування основної та контрольної апаратури.

реферат, доданий 24.12.2008


Поняття та визначення теорії надійності та технічної діагностики автоматизованих систем. Організація автоматизованого контролю у виробничих системах. Характеристика та суть основних методів та засобів сучасної технічної діагностики.

контрольна робота , доданий 23.08.2013


Основні теоретичні принципи роботи механізмів оперативного контролю достовірності передачі. Обладнання та методика розрахунку достовірності прийому інформації про зниження цифрових систем передачі нижче граничних значень для систем сигналізації.

контрольна робота , доданий 30.10.2016


Види та засоби резервування як методу підвищення надійності технічних систем. Розрахунок надійності технічних систем щодо надійності їх елементів. Системи з послідовним та паралельним з'єднанням елементів. Способи перетворення складних структур.

презентація , додано 03.01.2014


Концепція моделей джерел цифрових сигналів. Програми схемотехнічного моделювання цифрових пристроїв Налаштування параметрів моделювання. Визначення максимальної швидкодії. Моделі цифрових компонентів, основні методи розробки.

курсова робота , доданий 12.11.2014


Огляд сучасних схем побудови цифрових радіоприймачів (РПУ). Подання сигналів у цифровій формі. Елементи цифрових радіоприймачів: цифрові фільтри, детектори, пристрої цифрової індикації та пристрої контролю та управління.

курсова робота , доданий 15.12.2009


Способи контролю інформаційних слів та адрес у цифрових пристроях автоматики. Структурні та функціональні схеми контролюючих пристроїв. Забезпечує надійність пристроїв автоматики та обчислювальної техніки. Числовий апаратурний контроль за модулем.

контрольна робота , доданий 08.06.2009


Основні положення алгебри логіки. Складання тимчасової діаграми комбінаційного логічного ланцюга. Розробка цифрових пристроїв на основі тригерів, електронних лічильників. Вибір електронного кола аналого-цифрового перетворення електричних сигналів.

курсова робота , доданий 11.05.2015


Автоматизація конструювання. Розробка схем цифрових пристроїв з урахуванням інтегральних схем різного ступеня інтеграції. Вимоги, методи та засоби розробки друкованих плат. Редактор АСП DipTrace. Вимоги до нормативно-технічної документації.

звіт з практики, доданий 25.05.2014


Структурна схема цифрових систем передачі та обладнання введення-виведення сигналу. Методи кодування мови. Характеристика методів аналого-цифрового та цифро-аналогового перетворення. Способи передачі низькошвидкісних цифрових сигналів цифровими каналами.

ВІДОМОСТІ

ТОМСЬКОГО ОРДЕНУ Жовтневої революції та ОРДЕНУ ТРУДОВОГО ЧЕРВОНОГО ЗНАМУ ПОЛІТЕХНІЧНОГО ІНСТИТУТУ ім. С. М. КІРОВА

ЕФЕКТИВНІСТЬ І ДОСТАВНІСТЬ АПАРАТУРНОГО КОНТРОЛЮ ЦИФРОВИХ ПРИСТРІЙ

Н. П. БАНДА

(Представлена ​​науковим семінаром кафедри обчислювальної техніки)

Найважливіші показники якості схем апаратурного контролю (АК) цифрових пристроїв (ЦУ)-ефективність і достовірність контролю не є в даний час чітко визначеними. Для уточнення цих понять розглянемо сукупність різних станів ЦП з АК (табл. 1). При цьому під ефективністю контролю будемо розуміти ймовірність виявлення помилки, що з'явилася в ос-

Таблиця 1

Стан Стан Реакція

Контрольована схема схеми контролю схеми контролю Примітка

А В С Стан справної ра-

Н0 0 0 0 боти системи

Н, 0 0 1 Неможлива подія

H.J 0 1 1 1 Визначає Есам

Н5 Але 1 0 ] Визначає Ем

нову схему (ОС). Такий критерій ефективності відповідно до термінології теорії дослідження операцій найбільш точно відображає мету, що стоїть перед схемою контролю (СК), - виявити максимальну кількість можливих помилокв ОС, і тому набув найбільшого поширення.

У табл. 1 цифра 0 залежно від номера стовпця означає відсутність помилок у ОС (Л), схемою контролю (В) або відсутність сигналу помилки на виході СК (С). Події Я/ (г = 0,7) визначають стан системи (під системою в даному випадку розуміється сукупність основної схеми та схеми АК). Наприклад, подія Я3 означає, що ОС справна, а схемою контролю є помилка, яка виявляється. Назвемо умовну ймовірність Р(С/АВ) = Е-самефективністю самоконтролю, а Р(С/АВ) = Ем-ефективністю методу контролю.

Аналізуючи табл. 1 можна сказати, що ефективність контролю як ймовірність виявлення помилки, що з'явилася в ОС - Р(С/А),

визначається подіями Я4 – Н7. Використовуючи теорему множення ймовірностей, можна записати

Р(С"А) = Р(АС) .(1)

^ ■ "рщ ^ >

Відповідно до табл. 1

Р(АС) - Р(Н:) + Р(//7) = + (2)

Підставляючи (2) в (1) та враховуючи, що події А та В незалежні, а подія С залежить від А та В, отримаємо

Р(АВС) + Р(АВС)

Р(АВ)-Р(ЗАВ) + Р(АВ).

P(B)-3M + P(B)-P(CAB).

Звідси випливає, що ефективність контролю визначається ефективністю методу контролю, ймовірністю безпомилкової роботи схеми контролю та ймовірністю виявлення багаторазових помилок, що з'являються одночасно в основній та контрольній апаратурі.

При аналізі достовірності АК доцільно розглядати два критерії.

1. Д] = Р(А/С) -достовірність позитивного результату контролю (імовірність наявності несправностей в ОС, якщо виході СК є сигнал помилки). Тут і далі під несправністю розуміється відмова або збій довільної кратності. Причому передбачається, що несправність визначає помилку такої ж кратності.

2. JXq = P(Á/C)-достовірність негативного результату контролю (імовірність відсутності несправностей в ОС, якщо на виході СК сигналу помилки немає).

За формулою Бейєса маємо

D Р(Л"С) Р(А)-Р(СА)

1 Р(А)-Р(С:А) + Р(А)-Р(С!А)

Р(А)-Р(CIA)

Р(А)-Р(С;А) + Р(А)\1-Р(СА)]

Р (А)-Е -f Р(А) - P(Á-P(CÍÁ)

Умовна ймовірність Р(С/А) є ймовірність того, що сигнал на виході СК не з'явиться, якщо несправності ОС відсутні. За аналогією з формулами (1-3) можна записати

Р(С:А) = = Р СВ + Р (В) (1 - Есам). (5)

Звідси випливає, що збільшення ймовірності Р(С/А) необхідно підвищувати ймовірність справної роботи СК і зменшувати «негативний» вплив ефективності самоконтролю. Останнього можна досягти шляхом введення діагностичних тестів, що розрізняють несправності, що з'являються в основній та контрольній апаратурі. Тоді в (5) необхідно замість сам розглядати

ЕСам = Есам.Кс, (6)

де Кс – коефіцієнт, що показує, який відсоток помилок у схемі контролю викликає появу сигналу „відмова системи” (рис. 1).

Достовірність негативного результату контролю визначається аналогічно О! _ __

Р (А) ■ Р (С/А)

Б0 = Р(Л/С) =

°(А)-Р(С/А) + Р(А)-Р(А)-Е

коитро/ю штоо/ю

Ощ/гьтст операції

Відмова систеп/ Відмова схепи хот про о/го

Рис. 1. Блок-схема системи

Якщо АК дозволяє як виявляти, а й коригувати помилки, треба враховувати додатковий критерій ефективності - ймовірність виправлення помилки, що виникла в ОС (Эп). Цей критерій також можна розраховувати за формулою (3), розуміючи під Ем і Р(С/АВ) відповідні ймовірності виправлення помилок.

1. Проведено аналіз найважливіших показників якості схем апаратурного контролю цифрових пристроїв: ефективності та достовірності контролю.

2. В результаті аналізу вибрано два ¡критерії ефективності: ймовірність виявлення та ймовірність виправлення помилки, що з'явилася в основній схемі, та два критерії достовірності: достовірність позитивного та негативного результатів контролю.

3. Виходячи з розгляду таблиці станів ЦУ з АК, виведено формули для розрахунку зазначених критеріїв ефективності та достовірності контролю на ранніх етапах проектування системи.

ЛІТЕРАТУРА

!. "Основи проектування керуючих машин промислового призначення". За ред. Б. Н. Малиновського. "Машинобудування", 1969.

2. А. М. Сидоров. Методи контролю електронних цифрових машин. М., «Радянське радіо», 1966.

3. Е. Я. Петерсон, Н. Д. Путінцев. Критерії оцінки ефективності системи контролю ЕЦОМ щодо забезпечення достовірності вихідної інформації. - «Автоматика та обчислювальна техніка», 1968 № 3.

4. Е. Я. Петерсон, Н. Д. Путінцев. Вибір параметрів схем контролю у трактах управляючих ЭЦВМ. Изв. АН СРСР. «Тих. кібернетика», 1969 № 5.

5. В. Н. Верігін. Основні характеристики апаратного контролю з виявленням помилок стосовно ЦВМ, ІТМ та ВТ АН СРСР. М., 1966.

6. Н. Д. Путінцев. Апаратний контроль цифрових обчислювальних машин, що управляють. М., «Радянське радіо». 1966.

7. Ю, Г. Зайко. До обчислення ефективності контролю за модулем. - «Кібернетика», 1967 № 6.

8. Г. Н. Ушакова. Апаратний контроль та надійність спеціалізованих ЕОМ. М., «Радянське радіо», 1969.

9. Н. П. Байда, В. М. Р а з ин, В. М. Тан а с е й ч у к. До питання про розрахунок ефективності системи апаратного контролю електронних цифрових обчислювальних машин. XXV Всесоюзна наукова сесія, присвячена Дню радіо та Дню зв'язківця. (Інструкції та тези доповідей). М., 1969.

10. Н. П. Байда, В. М. Разін, В. М. Тан а с е й ч у к. До питання оптимального вибору ефективностей системи апаратного та тестового контролю ЕОМ за критерієм достовірності обчислень. II Всесоюзна конференція з технічної кібернетики. (Інструкції та тези доповідей). М., 1969.

11. В. І. Перев, Т. Д. Жол килим. Способи оцінки та деякі шляхи підвищення достовірності результатів автоматичного контролю. Автоматичний контроль та методи електричних вимірювань. Праці V конференції. Т. 2, Новосибірськ, 1966.

12. Є. С. Вєнтцель. Введення у дослідження операцій. М., «Радянське радіо», 1964.