Флагман. Военный научный сборник № 34
Автор: к.т.н. Монафов А. Г., АО "51 ЦКТИС"
Основным требованием, предъявляемым к процессу технического обслуживания и ремонта (далее ТОиР) в целом, является обеспечение готовности МСН к выполнению его основных функций с наименьшими затратами.
Повышение эффективности технологического процесса системы ТОиР МСН требует поиска и внедрения новых эффективных методов технологических процессов технического обслуживания и ремонта навигационного вооружения (далее НВ).
Повышение эффективности технологического процесса системы ТОиР может быть решена путем внедрения программно-технических средств автоматизации контроля и диагностики (далее ПТСА КД) МСН, на кораблях и судах ВМФ РФ.
Создание системы автоматического контроля и диагностики (мониторинга) технического состояния эксплуатируемых МСН на кораблях и судах ВМФ РФ представляет собой чрезвычайно актуальную задачу по обеспечению высокой надежности эксплуатации, безопасности плавания и экономической эффективности системы ТОиР.
Сущность создание системы автоматического контроля и диагностики (мониторинга) технического состояния эксплуатируемых МСН на кораблях и судах ВМФ РФ заключается в разработке новых эффективных технологических методов (процессов) проведения ТОиР МСН, за счет внедрения ПТСА-КД на кораблях и судах ВМФ РФ.
В диссертационной работе «Модель и методика эксплуатации и восстановления технической готовности морских средств навигации и океанографии на кораблях и судах ВМФ постройки до 2000 года» (автор ххх), были рассмотрены способы моделирования систем автоматизированного контроля и диагностики (мониторинга) технического состояния эксплуатируемых МСН на кораблях и судах ВМФ постройки до 2000 года с помощью унифицированного прибора сопряжения (далее УПС-2000) и возможные пути перехода от плановых ТОиР к эксплуатации по техническому состоянию.
Создание системы автоматического контроля и диагностики (непрерывного мониторинга) технического состояния, также строится на основе функциональной (принципиальной) работы МСН, технических параметров, признаков и условий эксплуатации. В результате исследования диагностической модели устанавливаются диагностические признаки, прямые и косвенные параметры, методы их оценки и алгоритмы диагностирования.
Контроль и диагностика (далее КД) на функциональность осуществляются в процессе эксплуатации системы (подсистемы) по прямому назначению по данным, получаемых по каналам связи (обмена) информацией, то есть осуществляется отбор информации, передаваемой по информационным каналам обмена.
Для осуществления КД на функциональность систем (подсистем) описывается класс отказов систем и синтезируется по описанию со следующими правилами: если между выходными последовательностями Zo контролируемого и Zk контролирующего систем, находящихся в исправном состоянии, существует функциональная связь:
(1)
тогда, при появлении любого отказа Ei из класса E функциональная связь должна нарушаться, т.е.
(2)
что означает отказ в изделии (приборе, функциональном узле или системе);
что означает отказ в функциональности Изделия.
Анализ технического состояния систем осуществляется с использованием их функциональных моделей, то есть дублированием. ПТСА-КД практически представляет собой дополнительный экземпляр контролируемой системы, с выходами которого сравниваются основные системы, а по результатам сравнения делаются выводы о текущем техническом состоянии.
Функциональная модель систем (подсистем) представляет собой графическое изображение схемы с указанием функциональных узлов (блоков) и связи между ними, которые обозначаются линиями со стрелками, показывающими направление прохождения сигналов.
В зависимости от характера обнаруженной неисправности (параметра и признака) при обмене данными или несоответствие протоколу информационного сопряжения, на экран выводится функциональная схема блока (узла), прибора и т.д. с подсказкой устранения неисправности.
Одновременно решается задача распознавания технического состояния системы на базе диагностических параметров или признаков возникающих неисправностей. Распознавание технического состояния системы определяется как отнесение состояния системы к одному из возможных классов, то есть выбор (комбинаций) параметра и (или) признака, описывающих состояние системы.
Системы автоматического КД – это комплекс программных и аппаратурных средств и справочной документации. Процесс создания (разработки) системы автоматического диагностирования включает следующие этапы:
а) выбор аппаратных и программных средств диагностирования;
б) создание база данных функциональных схем (до сменного блока, узла) диагностируемых МСН;
в) создание интерфейсной части обмена программы;
г) определение (выбор) диагностических параметров и признаков;
д) определение способов интерпретации результатов диагностирования;
е) составление диагностических справочников (кодов);
з) определение возможных состояний на основе различных комбинаций диагностический параметров и признаков;
и) формирование электронного эксплуатационного дела изделия (далее ЭЭДИ);
к) регистрация, хранение и вывод результаты отчетов в табличном виде на монитор по требованию оператора.
Таким образом, автоматический КД технического состояния осуществляется в процессе эксплуатации МСН по прямому назначению и определяет их текущего технического состояния, как показано на рис.1.
Рис.1 Автоматический КД в составе системы навигационного вооружения корабля (судна).
Под техническим состоянием подразумевают совокупность свойств технических средств, подверженных изменению в процессе эксплуатации, и характеризуемую в заданный момент времени признаками, установленными технической документацией.
Выделяют следующие основные виды технического состояния:
- исправное состояние;
- неисправное состояние;
- работоспособное состояние;
- неработоспособное состояние;
- состояние функционирования;
- состояние отказа.
Переход от одного состояния в другое объясняется возникновением отказа.
ПТСА-КД должны быть неотъемлемой частью системы навигационного вооружения и с развитием теоретической и технической базы решать все более широкий круг задач.
Ниже перечислены основные задачи, которые может выполнять ПТСА-КД в автоматическом режиме:
- проверка состояния работоспособности объекта;
- выявление снижения функционирования;
- локализация несправного блока (узла, модуля и т.д.);
- выдача рекомендаций по устранению неисправности;
- прогнозирование технического состояния системы;
- формирование ЭЭДИ;
- сбор, хранение и передача (с помощью отчуждаемых носителей информации – флэш-памяти или по специально выделенному радиоканалу о техническом состоянии эксплуатируемых МСН в центр обработки данных – соответствующие службы флота.
Ниже рассмотрены принципы создания комплексного устройства сопряжения, контроля и диагностики (далее КУС-КД), который относится к программно-техническим средствам автоматизации и управления.
КУС-КД позволяет контролировать в автоматическом режиме с помощью специальных (эталонных и определенных по НТД) параметров и признаков текущее техническое состояние МСН.
Техническую основу КУС-КД составляют электронные вычислительные модули и преобразователи интерфейсов для обеспечения электрической и информационной совместимости МСН.
В процессе автоматического КД формируется ЭЭДИ – это систематизированная совокупность данных, формируемая в информационной системе на стадии эксплуатации изделия и включающая сведения о техническом состоянии экземпляра изделия и его составных частей, с возможностью представления этих сведений в форме электронных документов и отображения на мониторе.
ЭЭДИ содержит следующие данные:
– общие сведения об изделии: наименование изделия (прибора, сменного блока, узла), децимальный номер, заводской номер, дата выпуска, наработка, техническое состояние (перечисляются параметры и (или) признаки неисправности, зарегистрированные в процессе эксплуатации, условия эксплуатации (температурный режим) прогноз остаточного ресурса) и т.д.
Рабочие программы системы КУС-КД позволяют осуществлять диагностирование объекта в процессе его использования по прямому назначению и оценку технического состояния МСН путем анализа информации, поступающей от них по каналам информационной связи, в виде цифровых и аналоговых (сигналов) параметров и признаков. КУС-КД обеспечивает:
- использование большого объема и номенклатуры навигационных данных, увеличение скорости их сбора, контроля, обработки, и автоматизации решения навигационных задач кораблевождения;
- электрическую и информационную совместимость МСН для совместного использования навигационных данных структурно невзаимосвязанных навигационных измерителей;
- локализацию неисправного модуля (блока, узла);
- индикацию состояния объекта диагностирования и отказавшего функционального модуля;
- запись в отчуждаемый накопитель (флэш-память) информацию для хранения и передачи в центр (службы флота) обработки статистических данных для автоматизации процесса планирования по проведению технического (сервисного) обслуживания и ремонта.
Обмен навигационными данными между МСН и корабельными системами осуществляются с интерфейсами обмена:
- RS-232/422 в соответствии со стандартом NMEA-0183 IEC1162-1;
- магистральным последовательным интерфейсом ГОСТ 52070-2003;
- по последовательному интерфейсу Ethernet;
Оценка технического состояния МСН производится путем анализа информации, поступающей от них в процессе работы программы обмена согласно протоколов информационного сопряжения между составными частями (подсистемами) объекта.
Программный комплекс системы КУС-КД адаптирован для использования и применения в составе навигационного вооружения на различных проектах кораблей и судов.
На рис. 2 приведена структурная схема организации системы автоматического КД и привязки его к корабельным системам с помощью КУС-КД.
Рис. 2 Структурная схема организации системы автоматического КД
Как видно из структурной схемы системы автоматического КД (рис. 2.), устройство КУС-КД связано со всеми МСН и корабельными системами по каналам обмена информацией и осуществляет непрерывный отбор навигационных данных для контроля на соответствие протоколам информационного сопряжения между изделиями. По каналам обмена передаются навигационные данные и «служебные слова состояния» согласно протоколам информационного сопряжения между изделиями. Служебное слово состояние (далее Сл.СС) состоит из 8 или 16 разрядов (кодовых комбинаций). По кодовым комбинациям (признакам) определяется состояние изделия (до сменного блока, узла) и создается ЭЭДИ.
ЭЭДИ хранится во флэш-памяти, а также передается по специально выделенному радиоканалу в соответствующие службы флота и (или) организации, осуществляющие ТОиР.
Литература
1. Дмитриев С.П., Колесов Н.В., Осипов А.В. Информационная надежность, контроль и диагностика навигационных систем. – СПБ.: ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор», 2004.
2. Мозгалевский А.В., Калявин В.П. Системы диагностирования судового оборудования. – Ленинград: Судостроение, 1982 г.
3. Материалы 4-ой Российской научно-технической конференции по современному состоянию и проблемам навигации и океанографии (НО-2001). – СПб.: ГНИНГИ МО РФ, 2001.
4. Зубрицкий Ю.А., Адамович О.Р., Горохов О.В. Навигационно-гидрографическое и гидрометеорологическое обеспечение Военно-Морского Флота (электронное издание). – СПб.: ВУНЦ ВМФ «ВМА», 2017. 454 с. Секретно.
5. Ксенз С.П. Диагностика и ремонтопригодность радиоэлектронных средств. – М.: Радио и связь, 1989 г.
6. Манафов А.Г., Травин С.В. Модель построения единого взаимосвязанного контура и систем технического диагностирования МСНиО на кораблях ВМФ РФ постройки до 2000 года // Сборник трудов СПб ВМИ. – 2016. – № 1. – С. 38-46. Секретно.
7. Кончаловский, В.Ю. Цифровые измерительные устройства: учебное пособие для вузов / В.Ю. Кончаловский. – М.: Энергоатомиздат, 1985.
8. Технические средства диагностирования: справочник / В.В.Клюев, П.П. Пархоменко, В.Е. Абрамчик и др.; под общей редакцией В.В. Клюева. – М.: Машиностроение, 1989.
9. ГОСТ Р 54089–201Х Интегрированная логистическая поддержка ЭЛЕКТРОННОЕ ДЕЛО ИЗДЕЛИЯ Основные положения