4.14. Методы повышения достоверности диагностирования

Принято выделять две составляющие достоверности контроля: ин­струментальную и методическую.

Под инструментальной достоверно­стью контроля обычно понимают достоверность, обусловленную толь­ко погрешностями средств контроля в предположении идеальности ме­тода контроля (полнота контроля, наличие косвенных измерений и обобщенных параметров и т. д.), а под методической – достоверность, обусловленную только методом контроля в предположении идеального «инструмента», т. е. средств контроля.

При определенных условиях D = D_и ×D_м, где D_и – инструменталь­ная достоверность контроля; D_м – методическая достоверность конт­роля. Однако это верно лишь в некоторых частных случаях, в боль­шинстве же случаев зависимость D от D_и и D_м имеет не такой простой вид. Тем не менее повышение как методической, так и инструменталь­ной достоверности приводит к общему повышению достоверности конт­роля.

Прежде чем перейти к классификации методов повышения дос­товерности контроля, отметим следующее. Рассмотрение любого метода повышения достоверности контроля имеет два аспекта.

Первый заключается в том, что если применен какой-либо метод повышения достоверености контроля или предполагается его применение, то необходимо уметь оценивать его эффективность, т.е. определять, какое увеличение достоверности он вызовет и какие затраты при этом (аппаратурные, временные, стоимостные и т.д.) возникнут.

Второй аспект состоит в том, что иногда возникает задача выбора того или иного метода повышения достоверности, а также параметров аппаратуры, либо параметров алгоритмов обработки результатов контроля с тем, чтобы получить максимальную достоверность при ограниченных затратах, либо минизировать затраты при заданной достоверности (задача оптимального сннтеза системы контроля). Следовательно, в любом случае необходимо знать зависимости показателей достоверности контроля от параметров средств контроля и алгоритма обработки результатов контроля.

Сложные объекты контроля, к которым относится и БИИС, контролируются по многим параметрам. При этом помимо погрешностей измерения возникают другие ошибки контроля, влияющие на его достоверность. К наиболее важным из них относятся

• недостаточная полнота охвата системы контролем и

• пренебрежение связями между контролируемыми параметрами [3].

Поэтому необходимо оценивать и такие ошибки, возникающие при передаче информации от измерительного датчика к вычислительному устройству, и ошибки вычислений при измерениях.

Задачей, практически разрешимой только для простых систем, является определения допусков на контролируемые параметры по заданному допуску на показатель качества при многопараметрическом контроле. Известно построение области допустимых значений параметров (обычно двух) для фиксированных значений показателя качества, при этом предполагается наличие явной функциональной зависимости между показателем качества и параметрами [3].

Многомерность задачи для ИИК обусловливает специфику обеспечения высокой достоверности идентификации состояния, что приводит к необходимости подробного рассмотрения источников и природы возникающих ошибок [3].

Практика показывает, что значительный процент отказов быстросменных блоков (БСБ) авионики не подтверждается при послеполётном анализе их технического состояния в Центре технического обслуживания или на заводе-изготовителе. Согласно данным работ [2, 12] вследствие высокой вероятности ложных сигналов отказов, формируемых встроенными средствами контроля (ВСК), среднее время между снятиями БСБ с борта воздушного судна (ВС) почти в 25 раз меньше среднего времени безотказной работы, которое определяется естественными деградационными процессами в элементах авионики.

Высокий процент ложных снятий БСБ систем авионики подтверждается статистическими данными зарубежных авиакомпаний. Так, для систем авионики, удовлетворяющих требованиям ARINC-700*, в потоке забракованных ВСК и демонтированных БСБ доля ложно снятых блоков составляет от 20% до 85% [9]. Высокая частота ошибочных снятий БСБ приводит к необходимости увеличения количественного состава обменного фонда в авиакомпаниях, что повышает стоимость обслуживания авионики в целом и снижает эффективность эксплуатации ВС [2].

В связи с этим актуальной является задача обеспечения высокой достоверности функционирования как встроенных средств контроля бортового оборудования (авионики) в полёте, так и наземной автоматизированной системы контроля (НАСК), которая в принципе не имеет „права на ошибку“ при диагностировании демонтированных БСБ.

Построим возможную классификацию методов повышения достоверности контроля (рис. 4.12). Поскольку достоверность контроля имеет инструментальную и методическую составляющие, то целесообразно все методы повышения достоверности контроля разделить на две большие группы:

– методы повышения инструментальной достоверности контроля и

­– методы повышения методической достоверности контроля.

Методы первой группы разобьем на подгруппы:

- методы, не свявязанные с введением избыточности в систему контроля (это не означает, что методы не предполагают определенных затрат);

- методы, связанные с введением временной избыточности в процессе контроля и не приводящие к усложнению средств контроля;

- методы, связанные с введением апаратурной избыточности;

- методы, предполагающие введение апаратурно-временной избыточности.

Методы повышения методической достоверности разобъем на две подгруппы: связанные с объектом контроля и связанные с аппаратурой контроля.

Произведем краткий анализ некоторых из перечисленных методов, направленных на повышение инструментальной достоверности.

Методы повышения инструментальной достоверности контроля, не связанные с введением аппаратурной или временной избыточности, направлены на повышение безотказности аппаратуры контроля без применения резервирования. Используется весь комплекс мероприятий, направленных на снижение параметра потока отказов контрольной аппаратуры (средств контроля). К ним относятся выбор элементов с низкой интенсивностью отказов, снижение интенсивности отказов за счет рационально выбранных режимов работы элементов и т.д. Эти мероприятия достаточно полно освещены в учебнике по надежности систем авионики.

При уменьшении разброса s_х контролируемых параметров резко сни­жается риск принятия неверных решений за счет концентрирования пара­метра внутри допуска. В пределе при f (х) Þ d (х), где d (х) – импульс­ная d-функция, a Þ 0, b Þ 0 при надлежащем выборе точности конт­рольной аппаратуры.

Введение временной избыточности увеличивает продолжительность контроля вследствие реализации многократных измерений контролируемых параметров и применение более эффективных алгоритмов контроля, в частности, циклических алгоритмов, обеспечивающих более высокую достоверность контроля (по сравнению с однократным измерением параметра) вследствие введения временной избыточности.

Применение таких алгоритмов для контроля технического состояния компонентов авионики предполагает n-кратное измерение и анализ каждого из параметров системы и приводит к увеличению продолжительности контроля примерно в n раз, что можно было бы отнести к недостаткам введения временной избыточности.

Однако появление в 90-х годах прошлого века и бурное внедрение микропроцессоров и программных средств в качестве встроенных средств контроля (ВСК) бортового оборудования и постоянное повышение быстродействия цифровых вычислителей удовлетворяет в большинстве случаев жестким временным ограничениям при функциональном контроля компонентов авионики в полёте.

Аппаратурная избыточность направлена на повышение надёжности и точности средств контроля.

Возможность повышения методической достоверности, связанной с объектом контроля, заключается в методе назначения допусков на контролируемые параметры. Процедура проведения допускового контроля основана на сравнении измеренной величины с наперед заданным допуском, который является по­стоянной величиной. В действительности назначение допуска выполняется приближенно, т.к. в самом способе назначения допуска существует методи­ческая погрешность, получившая название дефекта на­значения допусков.

Термин дефект назна­чения допусков означает возможность недостоверного выявления неисправ­ности из-за методического несовершенства назначения допусков.