Гурьева Л.В., Кондратьева Ю.А. - заочный институт текстильной
advertisement
УДК 675 МОДЕЛИ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗНАНИЙ О ПРОЦЕДУРЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ОТКАЗОВ ОБОРУДОВАНИЯ Гурьева Л. В., Кондратьева Ю. А. Рассмотрены различные стратегии технической диагностики объектов, классификация знаний и моделей представления знаний о технической диагностике объекта на примере машины для резки волокон. Ключевые слова: техническая диагностика объектов; отказ оборудования; машина для резки волокон; концептуальный анализ; ВВЕДЕНИЕ При функционировании машина для резки волокон под влиянием различных внутренних и внешних факторов может полностью или частично утрачивать свою Техническая работоспособность, диагностика (ТД) переходя отказа машины в состояние для резки отказа. волокон представляет собой интеллектуальную операцию получения и обработки разнообразных знаний и данных о состоянии во времени с целью обнаружения фактов существования отказов, установления мест появления зон и причин возникновения отказов. Для разработки автоматизированных процедур технической диагностики отказов машины для резки волокон, которые позволяют обнаруживать причины возникновения отказов и вырабатывать научно-обоснованные технические и технологические мероприятия по предупреждению и по устранению причин возникновения отказов машины для резки волокон, необходимо создать модели представления знаний проблемной области «Техническая диагностика отказов». СТРАТЕГИИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ОБЪЕКТОВ В настоящее время предложены две стратегии ТД объектов: 1) ориентированная на обнаружение отказа; 2) ориентированная на опознавание отказа [1, 2]. Сущность стратегии ТД, ориентированной на обнаружение отказа, состоит в том, что для обнаружения факта существования отказа необходимо сравнить характеристики действительного поведения y(t) с характеристиками безотказного поведения – yp(t), которые получены на выходе математической обнаруживается модели значительное работоспособного расхождение состояния. между Если измеренными значениями переменной и значением переменной в работоспособном состоянии, т.е. | y(t) – yp(t) | > ε, где ε - допустимый интервал изменения переменных работоспособного состояния, то делается заключение о наличии отказа. Если математическая модель достаточно точно описывает поведение в работоспособном состоянии, то может быть обеспечена эффективная диагностика отказа, т.е. идентификация факта существования и причин возникновения отказа. В стратегии, ориентированной на опознание отказа, характеристики действительного поведения сравнивают с предсказанными с помощью математических моделей характеристиками поведения в состояниях отказов, которые представляют собой выходы нескольких математических моделей – математических моделей характеристики, соответствующие различным отказам, аварийным и предаварийным ситуациям. – yci(t), каждая из которых отображает Для стратегии ТД любого типа успех диагностической процедуры, результатом которой является определение факта существования отказа и причин его возникновения в реальном масштабе времени, основывается на способности разработчика создать адекватную качественную модель поведения (при наличии отказа или при его отсутствии) с использованием различных моделей представления знаний о технической диагностике. КЛАССИФИКАЦИЯ ЗНАНИЙ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ОБЪЕКТОВ В результате концептуального анализа нами выделены четыре класса знаний, которые необходимы для разработки автоматизированной процедуры технической диагностики отказов: знания о типоконструкциях и способах функционирования машины для резки волокон, которые позволяют определить факт существования и характер проявления отказа; знания о видах и причинах возникновения вторичных и результирующих отказов; знания о причинно-следственных связях между первичными и вторичными отказами; знания о способах устранения первичных отказов. Наиболее характерными отказами машины для резки волокон являются следующие отказы: затупление, выщербление ножей; обрыв ремня, заклинивание, износ подшипника, большая подача материала; неравномерная подача материала, присутствие посторонних примесей в сырье и другие. КЛАССИФИКАЦИЯ МОДЕЛЕЙ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗНАНИЙ В качестве моделей представления знаний (МПЗ) о фактах существования отказов можно использовать фреймы, лингвистические переменные и предикаты. Нами разработаны фреймы-прототипы, описывающие факты существования отказов, к которым относятся «Fr – Состояние отказа машины для резки волокон», «Fr – Классификация отказов машины для резки волокон» и другие. На рис. 1 и 2 приведены примеры фреймов-прототипов, которые отображают знания о фактах существования отказов машины для резки волокон: фрейм-прототип «Fr – состояние отказа машины для резки волокон», отображающий знания о критериях обнаружения отказа и о характере фактического существования отказа машины для резки волокон; фрейм-прототип «Fr – классификация отказов машины для резки волокон и причины их возникновения», отображающие знания о конкретных мероприятиях по предупреждению возникновения и по устранению причин отказов машины для резки волокон с целью повышения надежности и эффективности функционирования машины для резки волокон. В качестве МПЗ о причинах возникновения отказов нами предлагается использовать фреймы, продукционные правила. двудольные информационные Для значений расчета графы критериев и отказов необходимо использовать математические модели сигнальные графы. Нами разработан фрейм, описывающий причины возникновения отказов, примером МПЗ о причине отказа машины для резки волокон является фрейм «Fr – Причины отказов машины для резки волокон» (рисунок 3.). Еще одним типом МПЗ о причине возникновения вторичных и результирующих соответствующие отказов, являются эвристическим продукционные правилам, с правила помощью (ПП), которых устанавливаются независимые первичные отказы, а также причинноследственные связи между отказами. Нами выделены пять классов ПП для возникновения отказов машины для резки волокон: диагностики причин ПП-1 – правила, отображающие механические причины технологические причины возникновения отказов; ПП-2 – правила, отображающие возникновения отказов; ПП-3 – правила, отображающие причины возникновения аварийных отказов; ПП-4 – правила, отображающие организационно-технические причины возникновения отказов; ПП-5 – правила, отображающие неправильные действия обслуживающего персонала в качестве причин возникновения отказов. Fr – Состояние отказа Q1 – критерии Q2– признаки Q3– причины обнаружения отказа проявления отказа существования отказа а13 – измеряемые характеристики различных видов разрушения материалов – коррозия кожуха, рабочей поверхности а21 – некачественное измельчение материала а31 – неправильная регулировка ножей а22 – посторонний шум в машине а32 – неправильная подача материала а23 – греется корпус узла подшипников блока резки а33 – отсутствие а24 – при заточке подвижных ножей слышен стук или очень большой ход заточного круга а25 – при включении перемещения каретки нет движения Рис. 1. Фрейм-прототип «Состояние отказа машины для резки волокон» смазки в подшипнике а34 – ослабленное крепление электродвигателя Fr – Классификация отказов и причины их возникновения Q1 – типы Q2 – причины Q3 – причины отказов технологических технологических отказов отказов а11 технологические а12 - механические а21 – ошибки проектирования а22 – загрязнение рабочей поверхности а13 – ошибочные действия обслуживающего персонала а24 – неравномерная подача сырья а31 – затупление, выщербление ножей а32 – большой зазор между неподвижными и подвижными ножами а23 – изменение состава сырья а33 – большая подача материала а37 – намотано волокно между ротором и щекой а34 – обрыв ремня блока резки а25 – присутствие посторонних а38 – выкрошен круг примесей в сырье а39 – ослаблено а35 – ослабление пружины на предохранительной муфте загрузочного транспортера крепление эл. двигателя а40 – рассоединилась разъемная муфта а36 – заклинивание, износ подшипника Рис. 2. Фрейм-прототип «Классификация отказов машины для резки волокон» Fr – Причины отказов Q1 – признак Q2 – причина отказа проявления отказа а11 – некачественное измельчение материала а21 – затупление ножей а22 – большой зазор между а12 – посторонний шум в машине неподвижными и подвижными ножами а13 – греется корпус узла а23 – большая подача материала подшипников блока резки а14 – при заточке подвижных ножей слышен стук а24 – неравномерная подача сырья а25 – износился подшипник а26 – намотано волокно между ротором и щекой блока резки а27 – большой износ заточного круга а28 – ослаблено крепление эл. двигателя Рис. 3. Фрейм-прототип «Причины отказов машины для резки волокон» Приведем пример продукционного правила класса ПП.1 для определения причин возникновения отказа при загрязнении рабочей поверхности: Если (загрязнение рабочей поверхности и других частей ПП 1 := машины) То (происходит коррозионный износ машины) Одним из технологических отказов машины для резки волокон является «Большая подача материала». Для установления технологических причин возникновения данного отказа используются следующие продукционные правила класса ПП.2: ПП 2.1 := ПП 2.2 := ПП 2.3 := Если (большая подача материала) То (сырье подается неравномерно) Если (сырье подается неравномерно) То (происходит некачественное измельчение сырья) Если (сырье измельчается некачественно) То (произошло затупление ножей) Примером продукционного правила класса ПП.3 является следующее правило: ПП 3 := Если (возникает пожароопасность) То (произошло короткое замыкание в эл. двигателе) Для установления организационно-технических причин возникновения отказа машины для резки волокон могут использоваться следующие продукционные правила класса ПП.4: ПП 4.1 := ПП 4.2 := Если (при включении перемещения каретки нет движения) То (обломался сухарик крестового винта) Если (при включении перемещения каретки нет движения) То (рассоединилась разъемная муфта) Отказы машины для резки волокон могут возникать из-за неправильных действий обслуживающего персонала. Примером правила класса ПП.5 для выявления ошибочных действий лица, принимающего решение, в качестве причин возникновения отказов может служить следующее продукционное правило: ПП 5 := Если (подается материал не заданного типа) То (неправильные действия оператора) ЗАКЛЮЧЕНИЕ Нами разработаны модели представления знаний о типовых конструкциях и способах функционирования машины для резки волокон, которые позволяют определить факт существования и характер проявления отказа, о видах и причинах возникновения вторичных и результирующих отказов, о причинно-следственных связях между первичными, вторичными и результирующими отказами, о способах устранения отказов, о собственно диагностическом решении. Они программно реализованы в виде базы знаний и обеспечивают разработку автоматизированной процедуры генерации диагностических решений для действующих машин. Анализ причин и характера отказов позволяет определить пути их устранения. Разработанные нами технической диагностики модели представления создают основы для знаний и методика создания гибридной экспертной системы технической диагностики машин. Библиографический список 1. Мешалкин В. П.. Экспертные системы в химической технологии. Основы теории, опыт разработки и применения. М.: Химия, 1995. 2. Мешалкин В. П., Поспелова Л. Я., Гурьева Л. В. Инструментальная гибридная экспертная система «Экран – ХТС» для решения неформализованных задач химической технологии // Программные продукты и системы, 1997, № 1. Сведения об авторах Российский заочный промышленности. Москва, Россия. институт текстильной и лёгкой
