Как науки о техническом состоянии объектов

Техническая диагностика — область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов (согласно ГОСТ 20911-89).

Целью и назначением технической диагностики является обеспечение надежности объектов на этапе их производства, эксплуатации и хранения, а также обеспечение правильного функционирования и увеличения срока их службы.

Задачами диагностирования являются определения технического состояния, в котором находится объект в настоящий момент времени и предсказание технического состояния, в котором объект окажется в некоторый будущий момент времени. Решение задач прогнозирования необходимы, в частности, для организации технического обслуживания объектов по состоянию (вместо обслуживания по ресурсу).

Объектами диагностики могут быть различные системы или её части - устройства, блоки или элементы, подлежащие диагностированию.

Техническое состояние объектов определяется совокупностью свойств и характеристик, устанавливаемыми их назначением и требованиями технической документации.

Виды технических состояний характеризуются несколькими позициями. Исправное состояние характеризуется значениями параметров, полностью соответствующих требованиям технической документации. Неисправное - несоответствием хотя бы одного из параметров этим требованиям.

Работоспособное состояние - характеризует объект, способный выполнять заданные функции в полном объёме.

Неработоспособное – выполнение заданных функций невозможно, без выполнения восстановительных мероприятий.

Правильное функционирование – выдерживание заданных алгоритмов, особенно при пуске, маневрировании. Неправильное функционирование – броски нагрузки, помпаж нагнетателя, компрессора и т. д.

Неисправное, но работоспособное состояние - объект может быть неисправным, но работоспособным с какими-то ограничениями, например по степени нагрузок, по пропускной способности и т.д.

Переход из работоспособного состояния в неработоспособное характеризуется событием под названием отказ. Причины отказов могут быть разными и классифицируются как случайные, например, непредусмотренные перегрузки, погрешности изготовления, ошибки персонала, сбой системы управления и систематические, представляющие собой закономерные явления, вызываемые постепенным накоплением повреждений (влияние среды, времени, температуры…)

Отказы делятся на:

- внезапные (поломки от перегрузов с характером хрупкого разрушения);

- постепенные по развитию и внезапные по проявлению (усталостное разрушение, разрушение в результате коррозионного растрескивания под напряжением);

- постепенные (износ, загрязнение, старение материалов);

- сбой - это самоустраняющийся отказ, приводящий к кратковременному нарушению работоспособности. Сбой может привести к искажению и полной потере информации, содержащийся в ЭВМ, и тогда самовосстановление аппаратуры после сбоя уже не приведет к восстановлению работоспособности системы.

Причины возникновения отказов могут объясняться конструктивными, технологическими или эксплуатационными факторами.

По последствиям отказы могут быть легкими, средними, тяжелыми, или тяжелыми с катастрофическими последствиями. Классифицируются по трудоемкости устранения причин, по количеству и тяжести вторичных разрушений, которые вызывает рассматриваемый отказ.

Отказы бывают полными, исключающими возможность дальнейшей эксплуатации объекта, вплоть до устранения причины отказа и частичными, позволяющие частично или кратковременно использовать объект.

Определение технического состояния объекта, диагностирование представляет собой процесс обнаружения и оценки различных нарушений.

Каждое отдельное несоответствие продукции требова­ниям, установленным нормативной документацией [ГОСТ 15467-79 (СТ СЭВ 3519-81)] называется дефектом. Дефекты подразделяются на явные, скрытые, критические, значительные и мало­значительные, исправимые и неисправимые.

Явные поверхностные дефекты выявляют при визуальном осмотре Внутренние, скрытые и поверхностные, не различимые глазом, определяются специальными средствами. При классификации учитывают характер, размеры, место расположения дефекта на детали, особенности деталей и изделий, их назначение, условия использования (эксплуатации).

Критическим называется дефект, при наличии которого использование продук­ции по назначению невозможно или исключается из-за несоответствия требованиям безопасности или надежности. Значительным - дефект, который существенно влияет на использование продукции по назначению и (или) на ее долговечность, но не яв­ляется критическим. Малозначительным - дефект, который не оказывает какого-либо существенного влияния на характеристики объекта.

Диагностирование технического состояния любого объекта осуществляется теми или иными средствами диагностики. Средства могут быть аппаратурными или программными; в качестве средства диагностирования может также выступать человек-оператор, контролер, наладчик.

Для построения системы диагностики необходимо определить вид и метод диагностирования; установить контролируемые параметры; выбрать или разработать алгоритм принятия решения о состоянии системы (алгоритм классификации); осуществить техническую реализацию системы диагностики.

Алгоритм диагностирования, в общем случае, состоит из определенной совокупности, так называемых элементарных проверок объекта, а также правил, устанавливающих последовательность реализации элементарных проверок, и правил анализа результатов последних.

Каждая элементарная проверка определяется своим тестовым или рабочим воздействием, подаваемым или поступающим на объект, и составом контрольных точек, с которых снимаются ответы объекта на это воздействие.

Показателями качества систем диагностирования являются гарантируемые ими полнота обнаружения и глубина поиска дефектов.

Глубина диагностики зависит от степени детализации объекта диагностирования на отдельные устройства и элементы.

Степень эффективности систем диагностирования определяется также уровнем контролепригодности объектов. Этот показатель определяет решения задач тестового диагностирования объектов, влияет на производительность процесса их производства и качество выпускаемых изделий, а при эксплуатации уровень контролепригодности объектов определяет коэффициенты готовности и затраты, связанные с ремонтом.

Методы диагностики технических систем могут быть разделены на три класса: аппаратные, программные, комбинированные.

Аппаратные методы предполагают введение в диагностируемую систему дополнительного оборудования, в функции которого входит измерение контролируемых параметров, сравнение их с эталонными значениями и принятие решения о работоспособности исследуемой системы. Достоинствами аппаратных методов является их высокое быстродействие (обычно в реальном масштабе времени), а также возможность обнаружения не только отказов, но и сбоев в работе системы.

Программные методы диагностики применимы в основном для ЭВМ и систем, содержащих ЭВМ, например цифровых систем управления и их развития - информационно-управляющих систем. В этом случае в работу ЭВМ вводится программная избыточность, что связано с увеличением времени обработки информации. Дополнительной аппаратуры для технической реализации диагностирования не требуется.

Комбинированные методы включают в себя как аппаратную, так и программную диагностику. Диагностика современных цифровых информационно-управляющих систем осуществляется именно с применением комбинированных методов.

При диагностировании вводится понятие модели объекта. Модели объектов бывают функциональные и структурные. Первые отражают только выполняемые объектом (исправным или неисправным) функции, определенные относительно рабочих входов и выходов объекта, а вторые, кроме того, содержат информацию о внутренней организации объекта, о его структуре.

Функциональные модели позволяют решать задачи проверки работоспособности и правильности функционирования объекта.

Структурные модели применяются для проверки исправности и поиска дефектов с большей глубиной.

Модели объектов диагностирования могут быть детерминированными и вероятностными. К вероятностному представлению прибегают при невозможности детерминированного описания поведения объекта.

Описание в аналитической, графической, табличной или другой форме даёт нам представление о формализованной модели объекта.

Для простых объектов диагностирования удобно пользоваться так называемыми явными моделями, содержащими наряду с описанием исправного объекта описание каждой из его неисправных модификаций

Вопросы

1. Цели и задачи технической диагностики.

2. Понятие о техническом состоянии объекта. Показатели технического состояния.

3. Понятие отказа. Причины и характеристики отказов.

4. Понятие дефекта, характеристика дефектов.

5. Понятие контролепригодности объекта диагностирования.

6. Классификация дефектов.