2. Упорядоченные принципиальные схемы

В настоящее время основными и, пожалуй, единственными моделями систем, используемыми в диагностике, являются принципиальные схемы. С точки зрения их приспособленности к решению диагностических задач эти схемы имеют крупные недостатки:

1. они не упорядочены в соответствии со структурой моделируемых систем и по направлению прохождения сигналов; наоборот, размещение цепей, блоков часто носит хаотический, случайный характер, со случайными разрывами, переносами при отсутствии четко организованной адресации и т.п.;

2. в них отсутствуют явно выраженные логические связи между элементами; так, например, если рассматривать прохождение сигналов от шины «+» к шине «-» (в соответствии с принятым изображением на схеме), то окажется, что перегорание какой-либо лампочки должно вызвать ненормальное функционирование шины «-», что является абсурдом;

3. алфавит символов на принципиальных схемах очень обширный, что вызывает большую информационную перегрузку людей, которые занимаются диагностикой; сами символы имеют различные габариты, а иногда даже не имеют чётких границ, что требует дополнительных потерь времени на разделение символов;

4. графические изображения элементов и их позиционные обозначения дублируют друг друга, создают избыточную информацию, что не вызывается потребностью.

Но поскольку принципиальные схемы предусмотрены ГОСТом, то с этим приходится считаться. По стандарту не будут противоречить упорядоченные принципиальные схемы, для которых ликвидированы первые два из перечисленных недостатков. На рис. 5 показана такая схема, элементы которой размещены на координатной оси по ярусам и вертикалям, информационные элементы занимают нижний из ярусов (выход системы), а остальные элементы образуют логическую иерархию от входа к выходу. Очень важным моментом в упорядоченной схеме становится «равноправие» плюсовых и минусовых цепей, а также выделение логических связей типа дизъюнкции (она показана крестиком на входе в элемент К₃). Конъюнкция не показывается специальным символом, так как за небольшим исключением все связи являются конъюнктивными. Не трудно будет убедиться, что упорядоченные принципиальные схемы позволяют формализовать обработку диагностической информации. Однако еще более подходящей для формализации и ускорения диагностического процесса является логическая граф-модель, при построении которой учитываются все четыре основных недостатка принципиальных схем. На такие схемы пока что стандарта нет.

3. Построение логической граф-модели системы

Уже рис. 5 дает представление о том, какой должна быть логическая граф-модель (ЛГМ) системы. Если говорить более подробно и конкретно, то ЛГМ - это представление структуры системы как множества элементов и логических связей между ними в виде ориентированного от входов в систему к ее выходам графа. Вершинами графа являются символы элементов - круги одного диаметра, дугами - символы логических связей между элементами. В связи с тем, что логические связи проявляются через влияние элементов друг на друга, дуги графа получили название линий влияния.

Для построения ЛГМ требуется выполнить ряд операций: выделить в системе элементы, установить между ними логические связи (наличие и типы), построить отдельные подграфы, скомпоновать их между собой и вычертить готовую модель.

Детализация системы выбирается исходя из условий ее эксплуатации и восстановления. Чем квалифицированнее может быть выполнено устранение отказов, тем глубже должна быть детализация изделия и подробнее модель.

При анализе логических связей требуется отказаться от некоторых, ставших уже привычными, представлений, отличать логические связи от функциональных. Так, например, при изучении функциональных связей не имеет значения, как двигаться: от шины «+» к шине «-» или наоборот. Но при анализе логических связей влияние между элементами принимается строго определенным. Если откажет некоторый элемент между шиной «+» и потребителем электроэнергии, то потребитель будет ненормально функционировать, но шина «-» остается нормально функционирующей, ее работоспособность зависит от источника питания, но не зависит от потребителя электроэнергии. В связи с этим подграфы, моделирующие цепи элементов между шиной «+» и потребителем энергии, между шиной «-» и потребителем энергии равноправны и располагаются параллельно друг другу (рис. 6).

Отдельно подграфы строятся прежде всего для всех потребителей энергии, в том числе информационных элементов (средств отображения информации и исполнительных механизмов). Построение подграфов и их «сшивание», т.е. компоновка, упрощается, если используется бумага с координатной сеткой. На координатной сети граф упорядочивается по ярусам (горизонталям) и вертикалям. На первом ярусе размещаются вершины - символы всех информационных элементов, которые дают информацию о состоянии изделия. С них начинаются алгоритмические действия по обработке диагностической информации. На втором и более высоком ярусах располагаются символы элементов, которые влияют непосредственно на информационные элементы и т. д. Для связи граф-модели с самим изделием и его описаниями возле каждой вершины располагается позиционное обозначение соответствующего элемента, предусмотренное ГОСТом.

Типы логических связей между элементами имеют специальное обозначение. Конъюнктивная связь с влияющими элементами обозначается радиальным схождением входных линий влияния к центру элемента (например, у элементов Н₁ и Н₂), а дизъюнктивная связь - схождением входных линий влияния в одну точку, а затем по одной линии - к элементу (например, у элемента К_1.2).

Так как любое изделие строится в трехмерном пространстве, то его модель на плоскости почти никогда не удается построить без пересечения линий влияния. В дальнейшем будет показано, что это затрудняет алгоритмизацию обработки диагностической информации. Чтобы обеспечить формализацию действий специалистов и интенсификацию диагностики, вводятся два символа дуги графа: непрерывная и пунктирная линии. Пунктирная дуга - это дуга, проходящая за плоскостью графа в трехмерном пространстве. Она необходима только для переходов от вершины к вершине, а все алгоритмические операции осуществляются с непрерывными дугами и вершинами.

Связь ЛГМ с моделируемой системой повышается путем нанесения на модель границ отдельных блоков, пультов, диаграмм коммутационных элементов; карт расшифровки номеров контактов штепсельных разъемов, контактов реле и других многополюсников; коэффициентов отказов элементов; матриц функционального состояния элементов для различных режимов работы изделия, а также другой информации в зависимости от типа объекта. В частности, для третьего этапа диагностического процесса требуется иметь информацию о направлении проводимости диодов, что достигается условным изображением дополнительной информации внутри соответствующей вершины графа; о замкнутости или разомкнутости контактов в обесточенном состоянии объекта; информацию для идентификации отдельных ветвей кабельных сетей (по расположению на модели обозначений гнезд и вилок штепсельных разъемов, что демонстрируется на рис. 7) и т.д.