ZAKŁAD EKSPLOATACJI SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH WYDZIAŁ ELEKTRONIKI WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- DIAGNOSTYKA I NIEZAWODNOŚĆ EKSPLOATACYJNA ĆWICZENIE LABORATORYJNE NR 6 KOMPUTEROWY SYSTEM WSPOMAGAJĄCY PROCESY OBSŁUGOWE (SYDIOS) 1. Narzędzia wspomagające realizację ćwiczenia: komputerowy program wspomagający proces diagnostyczno-obsługowy: SYDIOS 2. Przedmiot ćwiczenia: obiekt diagnozowania: układ elektroenergetyczny śmigłowca Sokół 3. Cel ćwiczenia: a) zapoznanie z metodyką tworzenia, strukturą i właściwościami użytkowymi komputerowego systemu wspomagającego proces diagnozowania; b) dyskusja pojęć: relacje diagnostyczne, badanie diagnostyczne, wnioskowanie diagnostyczne, procedury obsługowe, procedury diagnostyczno-obsługowe, objawy, syndromy, baza wiedzy, czynny i bierny eksperyment diagnostyczny. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Warszawa 2008 1
METODYKA SYNTEZY SYSTEMU DORADCZEGO (WSPOMAGAJĄCEGO) 1. UWAGI OGÓLNE Analiza czynności inżyniera eksploatacji wykazuje, że system wspomagający te czynności powinien spełniać przynajmniej trzy funkcje. Funkcja 1. Polega ona na doradzaniu wyboru kolejnych operacji (czynności) tworzących konkretne sekwencje procedur diagnostyczno-terapeutycznych. Jest to istotne dla repertuaru działań, przewidywanych w obowiązujących (nakazanych administracyjnie) instrukcjach. Funkcja 2. Polega ona na ułatwianiu inżynierowi (operatorowi systemu eksploatacji) wyszukiwania informacji potrzebnych do syntezy procedur diagnostyczno-terapeutycznych. Jest to istotne w tych przypadkach, które nie są przewidziane w instrukcjach, a inżynier zmuszony jest samodzielnie zaprojektować procedurę. Można wyróżnić dwa rodzaje źródeł informacji wspomagających inżyniera: dokumentacja producenta, zawierająca opisy elementów obiektu i ich funkcji; należy przy tym pamiętać, że przygotowanie dokumentacji wystarczającej we wszystkich przypadkach, które mogą zdarzyć się w eksploatacji jest praktycznie niemożliwe; symulatory komputerowe, pozwalające wprowadzać różne sytuacje eksploatacyjne (nie przewidziane w instrukcjach ani w dokumentacji) i obserwować reakcję symulowanych obiektów; warunkiem przydatności symulatora jest oczywiście wystarczająco adekwatny model matematyczny symulowanego obiektu. Funkcja 3. Polega ona na ułatwieniu inżynierowi tworzenia bieżącej dokumentacji wymaganej przepisami oraz na ułatwieniu prowadzenia notatek własnych. W nawiązaniu do wymienionych funkcji buduje się realizujące je moduły składowe systemu wspomagającego. Konstrukcja modułowa ułatwia adaptację do różnych wersji i typów eksploatowanych obiektów. WINDOWS OFFICE DIALOG VISIO INTERNET EXPLORER ARCHIWIZATOR DIALOGU INTERFEJS ARCHIWIZATOR DOKUMENTATORA INSTRUKTOR SYMULATOR DOKUMENTATOR SYMULATOR-1 SYMULATOR-2 Rys.1. Ogólna struktura systemu (pakietu programowego) SYDIOS 2
Przyjmijmy, że (Rys.1): funkcję 1 realizuje moduł o nazwie DIALOG; funkcję 2 realizują dwa moduły: INSTRUKTOR, zawierający opisy w różnych postaciach oraz mechanizmy wyszukiwania informacji; SYMULATOR, zawierający jeden lub więcej modułów (submodułów) symulacyjnych, służących do symulacji procesów funkcjonalnych; funkcję 3 realizuje moduł o nazwie DOKUMENTATOR. 2. WYBRANE ELEMENTY METODYKI SYNTEZY MODUŁU DIALOG 2.1. Moduł powinien dokonywać syntezy porad dotyczących postępowania operatora w procesie diagnostyczno-obsługowym. Proponowane przez moduł hipotezy diagnostyczne (możliwe w określonej sytuacji diagnozy) i decyzje terapeutyczne (polecenia wykonania czynności przywracających pożądany stan) powinny być oparte na zbiorze relacji implikacyjnych (relacji typu: stan syndrom oraz typu: syndrom informacja o stanie) zawartych w bazie wiedzy modułu. 2.2. Użytkowanie modułu powinno polegać na wprowadzaniu przez operatora informacji o warunkach pracy obiektu oraz obserwowanych (rejestrowanych) objawach stanu i uzyskiwaniu porad (podpowiedzi) dotyczących dalszego postępowania z obiektem obsługiwanym. Kolejne wprowadzanie (przez operatora) informacji o zrealizowanych czynnościach obsługowych oraz uzyskanych informacjach diagnostycznych powinno pozwalać na tworzenie odpowiednich ścieżek dialogowych, kończących się diagnozami lub zbiorami hipotez diagnostycznych. 2.3. Struktura modułu DIALOG powinna zawierać trzy szkieletowe procedury diagnostycznoterapeutyczne, a mianowicie: procedury rutynowe (Rys.2); procedury objawowe (Rys.3); procedury układowe (Rys.4). 2.4. Konstrukcję procedur szkieletowych (tj. procedur ramowych, niededykowanych do konkretnego obiektu) należy oprzeć o odpowiednie struktury elementarne. 2.5. Mechanizm DIALOGU powinien umożliwiać wypełnianie struktur szkieletowych sekwencjami relacji implikacyjnych, odpowiednimi do konkretnego przypadku. Oznacza to możliwość tworzenia ścieżek dialogowych dla każdej, przewidywanej sytuacji diagnostyczno-terapeutycznej. 2.6. Dla potrzeb algorytmizacji procedur diagnostycznych konieczne jest dokładne określenie warunków przeprowadzanych badań, sklasyfikowanie możliwych wyników oraz jednoznaczne przyporządkowanie diagnoz i dalszych działań do zaobserwowanych syndromów. 2.7. Materiały źródłowe modułu DIALOG powinny mieć postać tekstową (listy i zestawienia tabelaryczne) oraz postać graficzną (schematy procedur diagnostycznych). 2.8. Moduł DIALOG powinien posiadać mechanizm zapewniający zapis historii każdej zrealizowanej ścieżki dialogowej wraz z zapisem archiwalnym (np. na innym dysku). 2.9. Moduł DIALOG powinien posiadać mechanizmy współpracy z innymi modułami systemu wspomagającego. W szczególności: mechanizm automatycznego zapisu istotnych informacji w formularzach modułu DOKUMENTATOR; mechanizm odwołania się do modułu INSTRUKTOR; 3
mechanizm przejścia do modułu SYMULATOR (np. z głównego menu). 2.10. Moduł DIALOG należy zaprojektować tak by mógł być używany przez wielu użytkowników podczas następujących po sobie sesji. Na przykład różni operatorzy powinni mieć możliwość diagnozowania różnych śmigłowców lub różnych układów tego samego śmigłowca. 2.11. Program powinien rozpoczynać pracę od wyświetlenia pierwszego, wyróżnionego ekranu z listą śmigłowców wraz z informacją o stanie rozpoczętych wcześniej procedur diagnostyczno-obsługowych. Po wybraniu obiektu badania użytkownik powinien mieć możliwość rozpoczęcia nowej procedury lub kontynuowania już rozpoczętej. 3. WYBRANE ELEMENTY METODYKI SYNTEZY MODUŁU INSTRUKTOR Koncepcja struktury modułu powinna uwzględniać co najmniej następujące elementy: 3.1. Przyzwyczajenia użytkowników do struktury i formy różnych instrukcji (i innej dokumentacji diagnostyczno-obsługowej) w postaci papierowej. Zastosowanie tej zasady obniża wymagania odnośnie zmiany modelu myślowego użytkowników przyzwyczajonych do klasycznej formy dokumentacji. Zmniejsza to psychiczne opory użytkowników i ułatwia wdrożenie INSTRUKTORA do praktyki eksploatacyjnej. 3.2. Obrazy wywoływane na ekranie monitora komputerowego powinny stanowić możliwe do wyodrębnienia, całościowe grupy informacji, np. listę danych technicznych urządzenia, schemat, rysunek itp. 3.3. Celowe jest równoczesne pokazywanie dwu (lub nawet więcej) grup informacji skojarzonych (w sposób wybrany przez użytkownika), np.: schemat opis tekstowy; schemat wybranego elementu na schemacie jego opis; schemat ogólny powiększenie wybranego fragmentu schematu, itp. Efekt taki można uzyskać przez programowe dzielenie ekranu monitora lub (lepiej) przez zastosowanie dwu (lub więcej) monitorów. 3.4. Struktura modułu powinna umożliwiać usuwanie jego fragmentów i wprowadzanie innych. Jest to wskazane ze względu na ewentualne zmiany przepisów, zaleceń itp. nakazywanych administracyjnie. 3.5. Wprowadzanie zmian powinno być udostępnione tylko osobom upoważnionym, odpowiedzialnym za aktualną treść modułu. 3.6. Organizacja modułu powinna umożliwiać stosowanie różnych poziomów złożoności, w zależności od wymagań użytkownika, np.: Poziom 1. Struktura modułu wiernie odtwarza strukturę instrukcji obsługi. Stanowi zatem wersję elektroniczną dokumentacji papierowej. Poziom 2. Moduł zawiera wszystkie zalety jak dla poziomu 1; ponadto zawiera rozbudowane mechanizmy wyszukiwania i selekcji informacji. 4. WYBRANE ELEMENTY METODYKI SYNTEZY MODUŁU SYMULATOR 4.1. Moduł powinien umożliwiać realizację eksperymentów diagnostyczno-terapeutycznych ukierunkowanych na: - weryfikację hipotez diagnostycznych; - syntezę syndromów; 4
- analizę wpływu wymuszeń (sterowań) na charakterystyki funkcjonalne obiektu (w tym także na postać objawów). 4.2. Struktura modułu powinna umożliwiać symulację zarówno stanów statycznych jak i procesów dynamicznych obiektu eksploatacji. 4.3. Użytkownik modułu powinien mieć możliwość wyboru: - fragmentu obiektu i zbioru charakterystyk, które mają być symulowane; - wymuszeń (sterowań) działających na obiekt, dla których ma być przeprowadzona symulacja; - stanu obiektu (np. rodzaju stanu niezdatności), dla którego ma być przeprowadzona symulacja. 4.4. Symulator powinien generować wyniki symulacji w postaci zrozumiałej nawet dla niedoświadczonego użytkownika systemu doradczego. 4.5. Interfejs graficzny modułu powinien umożliwiać łatwy i jednoznaczny wybór wariantu symulacji oraz korzystanie z SYMULATORA bez konieczności przerywania działania innych modułów systemu SYDIOS. Dla spełnienia wyżej przytoczonych wytycznych celowe jest skonstruowanie modułu symulacyjnego w postaci dwu podmodułów. SYMULATOR-1 powinien być przystosowany do symulacji na poziomie wymagań użytkownika obiektu eksploatacji. Z tego względu symulator ten powinien symulować panel sterująco-kontrolny obiektu oraz umożliwiać z tego poziomu - łatwe wprowadzanie niezdatności podzespołów obiektu. Jest wystarczające aby symulator ten pokazywał zachowanie się obiektu jedynie w stanach statycznych. SYMULATOR-2 powinien być przystosowany do symulacji na poziomie wymagań obsługownika obiektu eksploatacji. Z tego względu symulator ten powinien symulować ustalone i nieustalone przebiegi wielkości opisujących stany zdatności i niezdatności obiektu oraz jego podzespołów. 5. WYBRANE ELEMENTY METODYKI SYNTEZY MODUŁU DOKUMENTATOR 5.1. Moduł DOKUMENTATOR powinien zawierać formularze wszystkich dokumentów tworzonych przez operatora określonego szczebla systemu eksploatacji Synteza modułu tego typu wymaga: zebrania informacji o typach dokumentów wymaganych w rozpatrywanej jednostce organizacyjnej; należy zwrócić uwagę, że mogą występować różnice dotyczące zbioru wymaganych dokumentów w różnych firmach o takiej samej funkcji; powoduje to konieczność indywidualnego ustalania wymagań; zebrania informacji o charakterze dokumentów (dostępność, stopień poufności itp.); zebrania informacji o wymaganym czasie i sposobie archiwizowania dokumentów; zebrania informacji o relacjach między dokumentami; dotyczy to m.in. powtórzeń niektórych wpisów. 5.2. Moduł DOKUMENTATOR jest bazą danych o specyficznych właściwościach. Powinien umożliwiać i ułatwiać wprowadzanie informacji o wszystkich czynnościach operatora na podlegających mu obiektach. Powinien też samoczynnie realizować wszystkie zapisy powtarzające się. 5.3. Moduł powinien zawierać mechanizmy wyszukiwania oraz filtrowania potrzebnych informacji. Ułatwia to tworzenie raportów, sprawozdań itp. 5.4. Moduł powinien posiadać system zabezpieczeń w celu: 5
ewidencjonowania osób uprawnionych (użytkowników) do dokonywania wpisów w określonych dokumentach; przyznawania lub czasowego zawieszania praw dostępu poszczególnych użytkowników do dokonywania wpisów. 5.5. Struktura DOKUMENTATORA powinna uniemożliwiać wprowadzanie zmian do wpisów dokonywanych wcześniej. Po wprowadzeniu nowych danych do dokumentatora powinny one być dostępne tylko do odczytu. Dla każdego wpisu należy automatycznie rejestrować datę i godzinę w celu umożliwienia odtworzenie chronologii wpisów. 5.6. Baza danych DOKUMENTATORA powinna być systematycznie archiwizowana. ZADANIE 1. Zapoznać się ze strukturą pakietu programowego SYDIOS oraz z przeznaczeniem modułów tworzących pakiet. 2. Zapoznać się ze strukturą i przeznaczeniem procedur diagnostyczno-terapeutycznych realizowanych przy pomocy pakietu SYDIOS (Rys.2, Rys.3, Rys.4) SYTUACJA EKSPLOATACYJNA NAKAZY ADMINISTRACYJNE PROCEDURA RUTYNOWA POZIOM (ZAKRES) OBSŁUGI OBSŁUG OBSŁUGOWO- -DIAGNOSTYCZNE SYNTEZA HIPOTEZ DIAGNOSTYCZNYCH DZIAŁANIA NA OBIEKCIE SYNDROM DIAGNOZA DIAGNOZ WPROWADZANIE INFORMACJI O OBJAWACH STAN OBIEKTU NIE W PEŁNI ROZPOZNANY OBIEKT -OBSŁUGOWE -TERAPEUTYCZNE OBIEKT ZDATNY DIAGNOZOWANIE OBSŁUGOWE I CZYNNOSCI TERAPEUTYCZNE KONIEC Rys.2. Schemat procedury rutynowej 6
SYTUACJA EKSPLOATACYJNA HIPOTEZY -TERAPEUTYCZNE PROCEDURA OWA (OBIEKT) ÓW OBSŁUGOWO- -DIAGNOSTYCZNE STAN U NIE W PEŁNI ROZPOZNANY SYNTEZA HIPOTEZ DIAGNOSTYCZNYCH DZIAŁANIA NA OBIEKCIE SYNDROM DIAGNOZA DIAGNOZ WPROWADZANIE INFORMACJI O OBJAWACH JEST INNY -OBSŁUGOWE -TERAPEUTYCZNE TERAPEUTYCZNE ZDATNY TRWALE KONIEC KONIEC Rys.3. Schemat procedury układowej 7
SYTUACJA EKSPLOATACYJNA OBJAWY PROCEDURA OBJAWOWA SYNDROM WPROWADZANIE INFORMACJI O OBJAWACH SYNTEZA HIPOTEZ DIAGNOSTYCZNYCH IDENTYFIKACJA WARUNKÓW OBSERWACJI DIAGNOZA DIAGNOZ OBIEKT ZDATNY OBIEKT KONIEC -TERAPEUTYCZNE DIAGNOZOWANIE OBSLUGOWE I CZYNNOSCI TERAPEUTYCZNE Rys.4. Schemat procedury objawowej 3. Wykonać PROCEDURY OBJAWOWE zakładając, że występują syndromy np. nr. 1, 4, 5, 9, 11, 16, 19, 26. 4. Wykonać PROCEDURY OWE zakładając warunki badań diagnostycznych i występujące syndromy stanów zgodnie z informacją podaną w Tabeli 1. Tabela 1 Badany układ obiektu Warunki badania Syndrom stanu/nr Diagnoza/nr ZW-8 ZO-19/1 D-30 ZW-9 ZO-21/1 D-32 OBS-1 ZW-10 ZO-23/1 D-34 ZW-11 ZO-25/1 D-36 ZW-12 ZO-32/1 D-54 ZW-13 ZO-36/2 D-37/1 ZW-13 ZO-35/1 D-68 OBS-2 ZW-14 ZO-38/2 D-70/1 ZW-14 ZO-37/1 D-69 ZW-15 ZO-42/1 D-79 ZW-1 ZO-1/1 D-1 ZW-2 ZO-5/3 D-6/1 ZW-2 ZO-3/1 D-5 OBS-3 ZW-3 ZO-12/1 D-14 ZW-4 ZO-1/1 D-19 ZW-5 ZO-2/1 D-21 ZW-6 ZO-14/1 D-23 ZW-7 ZO-1/1 D-28 8
Badany układ obiektu Warunki badania Syndrom stanu/nr Diagnoza/nr ZW-101 ZO-101/1 D-101 ZW-102 ZO-103/1 D-104 OBP-1 ZW-103 ZO-102/1 D-106 ZW-104 ZO-105/1 D-112 ZW-105 ZO-109/1 D-117 ZW-106 ZO-111/1 D-121 ZW-302 ZO-304/2 D-307/1 ZW-302 ZO-303/1 D-306 ZW-303 ZO-305 D-311 OBP-3 ZW-304 ZO-307/2 D-212/2 ZW-304 ZO-306/1 D-312 ZW-305 ZO-308/1 D-315 ZW-306 ZO-309 D-316 5. Przeprowadzić dyskusję wyników zrealizowanych procedur. 6. W sprawozdaniu zamieścić szkice algorytmów diagnostyczno-obsługowych zrealizowanych procedur (Rys.5). WSTĘPNE (WARUNKI BADANIA) - ZW - SYNDROM (ZBIÓR OBJAWÓW) - ZO - DIAGNOZA - D - KOŃCOWE (OBSŁUGOWE) - ZK - Rys.5. Elementarna struktura algorytmu diagnostyczno-obsługowego 9