ĆWICZENIE 4 WYZNACZANIE OPTYMALIZOWANYCH PROCEDUR DIAGNOSTYCZNO-OBSŁUGOWYCH

Transkrypt

1 ĆWICZENIE 4 WYZNACZANIE OPTYMALIZOWANYCH PROCEDUR DIAGNOSTYCZNO-OBSŁUGOWYCH Cel ćwiczenia: - zapoznanie z podstawowymi metodami wyznaczania optymalizowanych procedur diagnozowania (m. in. z metodą skuteczności informacyjnej, z metodą podziału połówkowego); - dyskusja pojęć: sprawdzenie, wynik sprawdzenia, symptom, syndrom, warunkowe i bezwarunkowe prawdopodobieństwo stanu, warunki badania, koszt sprawdzenia, wartość oczekiwana kosztu diagnozowania, wartość oczekiwana liczby sprawdzeń. Przedmiot ćwiczenia: obiekt diagnozowania w postaci laboratoryjnego układu elektrycznego Narzędzia wspomagające realizację ćwiczenia: komputerowe programy do wyznaczania procedur diagnozowania: DIAGNOSTA, DIAGNOSIS-2, PODZ-POŁÓWK ; zasilacz prądu stałego 12/24V, 100mA; woltomierz; amperomierz Podstawy teoretyczne i założenia Rozróżnia się dwa rodzaje stanów obiektu technicznego: stany techniczne, stany funkcjonalne. Obiekt techniczny znajduje się zawsze w stanie technicznym, zdeterminowanym przez jego strukturę konstrukcyjno-technologiczną. Stan techniczny opisany jest zbiorem technicznych wielkości opisujących (są to np. rezystancje rezystorów, pojemności kondensatorów, wymiary elementów, siły napięcia statycznego sprężyn, wartości spoczynkowego luzu między współpracującymi elementami kinematycznymi itp.). W zależności od wartości zbioru technicznych wielkości opisujących, rozróżnia się stan zdatności lub niezdatności technicznej. Techniczny stan zdatności umożliwia wprowadzenie obiektu w stan funkcjonalny, wymagany w procesie użytkowania, jeśli równocześnie obiekt jest odpowiednio zasilany, otrzymuje odpowiednie pobudzenie sterujące oraz poddany jest odpowiednim oddziaływaniom zewnętrznym. Bezpośrednie diagnozowanie i dozorowanie stanu technicznego jest zazwyczaj utrudnione, ponieważ wymaga częściowego lub pełnego demontażu obiektu. Łatwiejsze i tańsze jest diagnozowanie stanu funkcjonalnego i na tej podstawie wnioskowanie o stanie technicznym (czyli formułowanie diagnozy stanu technicznego). Ułatwia to także stosowanie 1

2 progowych metod pomiarowych. Wiarygodność diagnozy funkcjonalnej zależy istotnie od liczności zbioru wielkości opisujących stan funkcjonalny oraz od wiarygodności symptomów opisujących stan funkcjonalny odpowiadający określonemu stanowi technicznemu. Prostym przykładem obiektu technicznego może być obwód elektryczny, złożony z elementów o charakterze rezystancyjnym, którego uproszczony schemat pokazuje Rys.4.1. Rys Schemat obiektu badań diagnostycznych (obwodu 2-oczkowego) Oznaczenia: M1 M4 moduły podlegające diagnozowaniu; M5, M6 moduły nieuszkadzające się (nie wymagające diagnozowania); d1 d4 sprawdzenia polegające na pomiarze napięcia pomiędzy wskazanymi punktami obwodu; d5 sprawdzenie polegające na pomiarze prądu na wejściu obwodu Zauważmy, że: Jeśli wartości rezystancji poszczególnych elementów mieszczą się w wymaganych granicach, to stan techniczny pozwala uzyskać wymagany stan funkcjonalny. Dla rozpatrywanego obwodu można przyjąć, że implikacja ta jest odwracalna. Zatem stwierdzenie istnienia wymaganego stanu funkcjonalnego uprawnia do sformułowania wniosku o istnieniu wymaganego stanu technicznego. Włączenie zasilania badanego obwodu powoduje przepływ prądu elektrycznego. Równocześnie pojawiają się spadki napięć na wszystkich elementach rezystancyjnych. Jest to równoznaczne z wytworzeniem określonego stanu funkcjonalnego przedmiotowego obiektu. Prąd elektryczny i spadki napięć stanowią wielkości opisujące stan funkcjonalny. Pomiar prądu i spadków napięć oraz analiza uzyskanych wyników umożliwia sformułowanie diagnozy funkcjonalnej a na jej podstawie sformułowanie diagnozy o stanie technicznym badanego obiektu (czyli hipotezy o stanie połączeń i o wartościach rezystancji elementów tworzących badany obwód elektryczny). Badany obiekt składa się z sześciu modułów M1 M6. Przyjmijmy następujące oznaczenia i założenia: U Z = 12 V znamionowe napięcie zasilające; I Z 24 ma znamionowa wartość prądu w module M1; U 1 spadek napięcia na module M1; U 2 spadek napięcia na module M2; U 3 spadek napięcia na module M3; U 4 spadek napięcia na modułach M4 oraz M6 (łącznie). 2

3 1. Identyfikacja stanu technicznego (czyli struktury konstrukcyjno-technologicznej) obiektu odbywa się w oparciu o wartości sygnałów funkcjonalnych (założenie to umożliwia realizację dozorowania stanu obiektu). 2. Celem diagnozowania jest wykrycie niezdatności typu przerwa w obwodzie (tj. przerwa w określonym module obwodu, Rys.4.1). 3. Diagnozowanie wymagane jest jedynie w odniesieniu do modułów M1 M4. 4. Konsekwencją zał. 2 i 3 jest następujący zbiór rozróżnialnych technicznych stanów obiektu: E 1 stan zdatności obiektu; E 01 stan niezdatności obiektu polegający na niezdatności typu przerwa w module M1; E 02 stan niezdatności obiektu polegający na niezdatności typu przerwa w module M2; E 03 stan niezdatności obiektu polegający na niezdatności typu przerwa w module M3; E 04 stan niezdatności obiektu polegający na niezdatności typu przerwa w module M4. 5. Badany obiekt (obwód elektryczny) zasilany jest napięciem stałym o wartości znamionowej 12V. 6. W celu wykonania sprawdzeń dostępne są jedynie punkty pomiarowe o numerach: 1, 5, 9, Przypomnijmy, że efektem sprawdzenia jest opis symptomu (objawu stanu). W celu skonkretyzowania relacji: wynik pomiaru-symptom (co jest istotą wnioskowania pomiarowego) przyjmijmy, że każda z mierzonych wielkości funkcjonalnych (tj. prąd i napięcie) może przyjmować wartość zerową (która charakteryzuje np. stan braku zasilania) lub wartość dopuszczalną (która charakteryzuje np. stan pełnej zdatności obiektu) lub wartość niedopuszczalną (istotnie różną zarówno od zera jak i od wartości dopuszczalnej - co może wskazywać np. na stan częściowej niezdatności obiektu). 8. Każde sprawdzenie może dać jeden z dwu wyników (symptomów): 1 wynik (symptom) pozytywny gdy wartość sygnału zawiera się w przedziale odpowiadającym stanowi zdatności obiektu czyli w przedziale dopuszczalnym; 0 wynik (symptom) negatywny gdy wartość sygnału znajduje się poza przedziałem odpowiadającym stanowi zdatności obiektu czyli w przedziale niedopuszczalnym lub ma wartość zerową. 9. Na podstawie zał. 4 oraz 7 i 8 można sporządzić tzw. tabelę diagnostyczną (Tab. 4.1) oraz jej postać skróconą (Tab. 4.2) tzw. macierz diagnostyczną - wymaganą przez komputerowy program Diagnosta wyznaczający optymalizowaną procedurę diagnozowania badanego obiektu. 3

4 Tabela relacji diagnostycznych Tabela 4.1. Symptomy funkcjonalne \ E 1 E 01 E 02 E 03 E 04 stany techniczne Wart. nap. U < U 1-5 < U z U 1-5 = U z 0 < U 1-5 < U z 0 < U 1-5 < U z 0 < U 1-5 < U z Symptom D Wart. nap. U < U 5-9 < U z U 5-9 = 0 0 < U 5-9 < U z 0 < U 5-9 < U z U 5-9 = 0 Symptom D Wart. nap. U < U 5-17 < U z U 5-17 = 0 0 < U 5-17 < U z 0 < U 5-17 < U z 0 < U 5-17 < U z Symptom D Wart. nap. U < U 9-17 < U z U 9-17 = 0 U 9-17 = 0 0 < U 9-17 < U z 0 < U 9-17 < U z Symptom D Wart. prądu A I = I z I = 0 0 < I < I z 0 < I << I z 0 < I < I z Symptom D Macierz diagnostyczna Tabela 4.2. Symptomy \ stany E 1 E 01 E 02 E 03 E 04 Symptom D Symptom D Symptom D Symptom D Symptom D stanu E 1 stanu E 01 stanu E 02 stanu E 03 stanu E Opis stanowiska laboratoryjnego Układ pomiarowy tworzy strukturę pokazaną na Rys.4.2. V ZASILACZ A UKŁAD ELEKTRYCZNY (obiekt badania) Rys Schemat układu badawczego 4.4. Obiekt diagnozowania (układ elektryczny) posiada strukturę pokazaną na Rys.4.3 oraz 4

5 e1 e2 e3 e4 e5 e6 e7 e8 e9 e10 W1 W2 W3 W4 U z W11 W10 21 e20 20 e e18 e e16 e15 15 e14 14 e13 13 e12 12 e11 W9 W8 Rys.4.3. Schemat połączeń badanego układu Oznaczenia: e i elementy konstrukcyjno-funkcjonalne; W i elementy manipulacyjne (wyłączniki) W7 W6 W5 Rys.4.4. Schemat struktury funkcjonalno-diagnostycznej badanego układu Oznaczenia: M i moduły funkcjonalno-diagnostyczne; M1 M4 moduły podlegające diagnozowaniu; M5, M6 moduły nieuszkadzające się (nie wymagające diagnozowania); M7 moduł nieobjęty procedurą diagnozowania (wyłączony z funkcjonowania w niniejszym ćwiczeniu) Ustawienia wyłączników w celu wprowadzenia określonego stanu obiektu: Tabela 4.3 Nr wyłącznika Symulowane stany obiektu E E E E E W W W W W W W W W W W Stan zdatności Niezdatny M1 Niezdatny M2 Uwaga: 1 wyłącznik zamknięty; 0 wyłącznik otwarty Niezdatny M3 Niezdatny M4 5

6 4.3. Zadanie laboratoryjne 1. Zdefiniować symptomy i zidentyfikować syndromy towarzyszące wyróżnionym stanom funkcjonalnym i na tej podstawie sformułować diagnozy o stanach technicznych badanego obwodu. 2. Przeprowadzić analizę właściwości metody skuteczności informacyjnej oraz zapoznać się użytkowymi walorami komputerowego programu Diagnosta. 3. Korzystając z programu Diagnosta wyznaczyć optymalną procedurę diagnozowania badanego układu (przykładową postać takiej procedury ilustruje Rys. 4.4). 4. Przeprowadzić weryfikacyjne diagnozowanie badanego układu posługując się wyznaczoną wcześniej procedurą (dla kilku określonych przez prowadzącego ćwiczenie stanów technicznych badanego układu). Rys.4.4. Procedura diagnozowania w postaci dendrytu 4.4. Uwagi końcowe W wyniku wykonania ćwiczenia należy przedstawić sprawozdanie, które powinno zawierać: wyniki pomiarów i wnioskowania pomiarowego (tabele 4.1., 4.2.); wyznaczoną optymalną procedurę diagnozowania (dendryt); wnioski z przeprowadzonych badań diagnostycznych i dyskusji. Przygotowanie do ćwiczenia powinno obejmować zapoznanie z treścią rozdziału 3, rozdziału 7 oraz Dodatku (Przykłady syntezy programów badania diagnostycznego) podręcznika: L. Będkowski, T. Dąbrowski Podstawy eksploatacji, cz. 1. Podstawy diagnostyki technicznej, Wyd. WAT

7 4.5. Zagadnienia kontrolne 1. Co to jest proces diagnozowania? Jaki jest cel realizacji tego procesu? 2. Jakie są główne fazy (etapy) procesu diagnozowania? 3. Co to jest diagnozowanie użytkowe? Co to jest diagnozowanie obsługowe? 4. Jakie czynności składają się na badanie diagnostyczne? 5. Jakie są etapy (poziomy) wnioskowania diagnostycznego? 6. Na czym polega wnioskowanie pomiarowe i co jest efektem tego wnioskowania? 7. Jaki jest efekt wnioskowania syndromowego? 8. Jaki jest efekt wnioskowania strukturalnego? 9. Jaki jest efekt wnioskowania eksploatacyjnego? 10. Co to jest symptom (objaw) stanu? Co to jest syndrom stanu? 11. Wymienić ważniejsze metody organizacji procesu diagnozowania. 12. Co to jest entropia wyniku badania diagnostycznego (entropia symptomu)? 13. Co to jest wskaźnik skuteczności informacyjnej sprawdzenia diagnostycznego? 14. Na czym może polegać optymalizacja procedury diagnostycznej? Jakie może być kryterium optymalności? 15. Dlaczego warto dążyć do kompatybilności struktury diagnostycznej i struktury obsługowej? 16. Jaka jest różnica między diagnozowaniem sondującym a dozorowaniem? 17. Zinterpretować procedurę diagnozowania na przykładzie dendrytu. 7