Автоматизированный технологический комплекс экспертизы ДВС на базе CALS-технологий Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

тью. Кроме того, лизинг дает возможность гарантировать целевое использование капиталовложений, прозрачность и непрерывность инвестиционного процесса. В плане предусмотрено финансирование по лизингу строительства и реконструкции 27 животноводческих комплексов, поставки 3750 голов племенного скота и технологического оборудования на сумму 124 млн руб.

В то же время использованию перечисленных возможностей препятствует отсутствие кредитной истории и залогового фонда у предприятий малых формы хозяйствования, а также недостаток представительств банков в районах Республики.

Решение этих проблем возможно в случае:

расширения филиальной сети банков или содержание их представителей в отдаленных районах;

безусловного принятия в качестве залога д ля обеспечения инвестиционных кредитов на строительство животноводческих помещений основного стада скота;

возмещения процентных ставок по кредитам в размере ставки рефинансирования ЦБ РФ хозяйствам, которые не могут привлечь заемные средства в силу специфики деятельности, из регионального бюджета;

взаимодействия ОАО «Россельхозбанк» с вновь созданными кредитными кооперативами в виде участия банка в качестве ассоциированного члена и использования кредитных кооперативов как его агентов.

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ЭКСПЕРТИЗЫ ДВС НА БАЗЕ САЬ8-ТЕХНОЛОГИЙ

О. Ф. САВЧЕНКО, кандидат технических наук

Сибирский ФТИ аграрных проблем

Среди возможных путей совершенствования системы технического обслуживания двигателей внутреннего сгорания (ДВС) — весьма перспективно использование САЬБ-технологий (учета полного жизненного цикла) — новейшего направления в области информационного обеспечения [1]. Характерная черта и настоятельная необходимость сегодняшнего дня — системное применение всех известных информационных технологий (информационные измерительные приборы и системы; базы и банки данных и знаний; автоматизированные системы) на принципиально новом уровне для сквозного высокоавтоматизированного сопровождения ДВС на всех стадиях его существования с единообразным представлением информации. Это и есть отличительная особенность САЬ8-технологии. Большую помощь при ее внедрении оказывают компьютерные базы данных, информационные технологии искусственного интеллекта и особенно экспертные системы (ЭС). В СибФТИ [2...5] на протяжении многих лет разрабатываются информационные измерительные и измерительные экспертные системы (ИЭСД) для определения технического состояния Д ВС. Несомненное их преимущество — гибкость, то есть способность адаптации к конкретному объекту экспертизы путем совершенствования получения измерительной информации (структуры измерительных каналов, улучшения метрологических характеристик), формализации «качественной» информации, расширения набора методов обработки данных и анализа знаний, применения новых моделей представления знаний и наращивания баз данных и знаний, улучшения интерфейса пользователя (удобный диалог на естественном языке, визуализация результатов экспертизы). В связи с этим очевидное направление развития работ - создание автоматизированного технологического

комплекса экспертизы и управления состоянием ДВС (АТК ЭУ), обеспечивающего автоматизацию измерительных и вычислительных процедур по всем стадиям жизненного цикла (ЖЦ) двигателя.

К стадиям жизненного цикла ДВС относятся: разработка и проектирование,, когда осуществляются исследования и отработка замысла, формирование уровня качества (соответствующего достижениям научно-технического прогресса), создание проектной и рабочей документации, изготовление и испытание опытного образца, разработка конструкторской документации для производства, обращения и эксплуатации;

изготовление, включающее технологическую подготовку и становление производства, подготовку изделий к транспортировке и хранению;

обращение (организуется максимальное сохранение качества готовой продукции в период транспортирования и хранения);

эксплуатация, включает целевое использование в соответствии с назначением, техническое обслуживание и профилактику, ремонт и восстановление после отказа;

после потери двигателем потребительских качеств осуществляется операция его утилизации при максимальном использовании утилизированных веществ.

Эксплуатация ДВС — основная стадия ЖЦ, на которой реализуется (функциональное использование), поддерживается (техническое обслуживание) и восстанавливается (регулировки и ремонт) его качество. Совокупность параметров работоспособности может быть представленал-мернымвектором <2(п)=^р qJ,

область допустимых значений которого С(п). Тогда условие удовлетворительного состояния ДВС: 0(п) Ов(п) или qш<qi<q.н, где qw uq¡н— соответственно допустимые верхние и нижние значения /-го параметра. Все параметры <2(п) можно разделить на 4 группы: функционального использования (ПФИ), технические (ПТ), технической эксплуатации (ПТЭ), системные (ПС). ПФИ характеризуют двигатель с точки зрения его потребительской сущности. ПТ определяются инженер-

ными решениями, реализуемыми на стадиях исследования, проектирования и изготовления. Их количественные значения влияют на ПФИ на стадии эксплуатации. ПТЭ характеризуют ДВС как объект технической эксплуатации (ТО и ремонта). ПС позволяют представить его в качестве большой системы, состоящей из отдельных подсистем и связей, имеющей общую целевую функцию, сложную структуру и др.

Параметры технической эксплуатации связаны с показателями ПФИ и ПТ и могут быть представлены аналитическими зависимостями. На исправный и работоспособный Би0) и БО) двигатель воздействуют деградаци-онные процессы Д(1)-^8р(1)-^5т(1), в результате он переходит в предотказное состояние 8тф. ТО и ремонт восга-навливают работоспособность ДВС ¥т().

Прежде чем воздействовать на двигатель, необходимо провести экспертизу. Она позволяет определять исправность ДВС в процессе эксплуатации, прогнозировать сроки службы узлов. Экспертиза предоставляет информацию для формирования своевременных и обоснованных управленческих решений поддержания работоспособного состояния. Ее основные задачи — проверка исправности техники; поиск дефектов; выдача рекомендаций о виде, объеме, месте и сроке ремонтно-обслуживающих работ.

Управление техническим состоянием — это его изменение с помощью воздействий, ведущих к достижению поставленной цели — обеспечение высокого или оптимального уровня работоспособности, создание условий, позволяющих уменьшить частоту отказов при сохранении уровня материальных и денежных издержек. Можно выделить следующие этапы управления состоянием двигателя — сбор и обработка исходной информации; определение показателей динамики изменения параметров состояния; выбор стратегии ТО и ремонта; проведение ремонтно-обслуживающих мероприятий (основной этап); контроль качества выполненных работ; получение информации о результатах управления.

Ядро ИЭСД — база знаний (БЗ) — модель предметной области. От качества ее реализации зависит эффективность работы экспертной системы. Поэтому важно в полной мере использовать опыт специалистов, их знания, интуицию, практические навыки. Особое место при создании ИЭСД занимает подготовка методики работы со знаниями (инженерия знаний), которая предусматривает их приобретение, представление и использование для насыщения БЗ. Опыт применения только продукционных правил для организации знаний в ИЭСД [2.. .4] выявил рад недостатков (низкая оперативность выработки результата по управлению объектом экспертизы, отсутствие учёта временной зависимости его рабочих процессов и возмущающих воздействий, сложность и громоздкость структуры базы знаний, формализующей древовидную технологическую процедуру экспертизы двигателей).

Поэтому вопрос создания других моделей, более адекватно отражающих знания о ДВС для их представления в БЗ, весьма актуален. Существенно облегчает организацию знаний синтезированная фреймовая модель экспертизы.

Она содержит следующие укрупненные фреймы:

Р-А — состав режимов эксплуатации и испытания (холостого хода, обкатки, нагрузки, аварийный, нормальный и др.);

И-В — состав подсистем (агрегаты, узлы);

Р-С—состав измеряемых и контролируемых параметров (давление в топливопроводе и в камере сгорания: в верхней и нижней мёртвых точках, максимальное, среднее; температуры воды и масла; угол поворота коленчатого вала, в том числе фазы вспрыскивания топлива, фазы экстремумов давления в камере сгорания и др.);

Р-0 — математические зависимости для вычисления косвенных показателей (динамической мощности, расхода топлива, жёсткости горения топлива и др.) и модели рассогласования параметров процессов объекта экспертизы от заданных значений;

Р-Е — алгоритмы контроля, управления и выдачи экспертных заключений.

Подобный подхода облегчает процесс формализации знаний о предметной области экспертизы, а также увеличивает возможность адаптации экспертизы и управления к конкретному типу объектов и условиям их эксплуатации и испытаний.

Опыт разработки ИИС, БД и ЭС позволил обосновать структуру и взаимосвязь главных блоков АТК ЭУ (см. рисунок), его алгоритмическое и программное обеспечение, в том числе и интерфейс пользователя.

Автоматизированный технологический комплекс экспертизы и управления базируется на ИЭСД, состоящей в свою очередь из ИИС и ЭС, которые подчиняются общему интерфейсу. Ядро экспертной системы включает 3 основных программных модуля: классификации (получение данных и формирование моделей); идентификации (параметрическая оценка и установление соответствия); выработки решений (генерация управляющих воздействий). Ее работа предполагает непрерывное взаимодействие с БД и БЗ, как в режиме обучения (показано на рисунке штрихпунктирными линиями), так и при проведении экспертизы (сплошные линии). БД состоит из количественных (измерительных) и качественных данных, а в БЗ аккумулируются знания в виде математических и семантических моделей их представления. По мере появления новой информации предусмотрено пополнение БД и БЗ оператором с помощью специальных программных средств. Заключение,

полученное в результате работы ЭС, применяется пользователем (в дополнение к собственному опыту и интуиции) для выбора и выполнения воздействий на ДВС с целью управления его состоянием.

Требуемая точность измерительной информации обеспечивается путем применения образцового оборудования и специализированных программных средств.

Функциональные возможности АТК ЭУ позволяют обработать и проанализировать мощные информационные потоки, поступающие от ряда датчиков, определить информационную ценность признаков при экспертизе состояния двигателя, выбрать из них наиболее приемлемые, подобрать алгоритмы классификации, обосновать критерии принятия решения. Использование в экспертной системе знаний только из определённой предметной области позволяет отказаться от сложных универсальных методов решения задач, что резко упрощает структуру построения системы, по-

вышает производительность и достоверность идентификации состояния ДВС.

Реализация всего накопленного потенциала [6...8] с помощью АТК ЭУ, основу которого составляют базы знаний и механизмы работы с ними, обеспечивает возможность получения интеллектуального совета или принятия оптимального решения на всех этапах САЬБ-технологии ДВС.

Применение АТК ЭУ как основного инструмента информационного сопровождения двигателя на всех этапах его полного жизненного цикла (САЬБ-техно-логии) позволяет непрерывно, начиная со стадии проектирования, объективно формировать высокое качество ДВС, оценивать его техническое состояние, техническую и экологическую безопасность, а также принимать квалифицированные решения, обеспечивающие его надежную работоспособность и минимизирующие ущерб, наносимый окружающей среде.

Литература

1. Концепция непрерывной информационной поддержки жизненного цикла (САЬ5-технологии) сельскохозяйственных мобильных энергетических средств,- М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2004.-144 с.

2. Савченко О.Ф., Добролюбов И.П., Альт В.В. Измерительный технологический комплекс экспертизы технического состояния ДВС// Двигателестроение. - 1998.-№ 2.- С. 27-30.

3. Патент № 2175120 РФ. Способ определения технического состояния двигателей внутреннего сгорания и экспертная система для его осуществления/Добролюбов И.П., Савченко О.Ф., Альт В.В. Опубл. 20.10.01 г. Бюл. № 29. - 28с.

4. Савченко О.Ф. Информационно-экспертные системы для обеспечения работоспособности сельскохозяйственной техники//Информа-ционные технологии, информационные измерительные системы и приборы в исследовании сельскохозяйственных процессов АГРОИНФО-2003/Мат. Межд. научн. — практ. конф.: РАСХН. Сиб. отд-ние. СибФТИ. — Новосибирск, 2003. -Ч.2.- С. 73-85.

5. Савченко О. Ф. Автоматизация управления работоспособностью тракторных двигателей //Автоматизация сельскохозяйственного производства /Мат. межд. научн.-техн. конф. — 29-30 сентября 2004 г. - М.:. — 2004. —ч. 1. — С. 296-305.

6. Альт В.В., Добролюбов И.П., Савченко О.Ф. Информационное обеспечение экспертизы состояния двигателей /РАСХН. Сиб. отд-ние. СибФТИ, - Новосибирск, 2001,- 220 с.

7. Добролюбов И.П., Савченко О. Ф., Альт В.В. Идентификация состояния сельскохозяйственных объектов измерительными экспертными системами /РАСХН. Сиб. отд-ние. СибФТИ,- Новосибирск, 2003. — 209 с.

8. Савченко О.Ф., Добролюбов И.П., Альт В.В., Ольшевский С.Н. Автоматизированные технологические комплексы экспертизы двигателей / РАСХН. Сиб. отд-ние. - СибФТИ.- Новосибирск, 2006.- 272с.

ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ -ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ Д ИЗЕЛЕЙ

С.Н. ОЛЬШЕВСКИЙ, кандидат технических наук О. Ф. САВИЧЕНКО, кандидат технических наук И.Г. ГРЕБЕННИКОВА, соискатель Сибирский ФТИ аграрных проблем

Работоспособность двигателей внутреннего сгорания (ДВС) мобильной сельскохозяйственной техники, в значительной степени обеспечивается благодаря своевременному обнаружению дефектов и неисправностей во время эксплуатации или в процессе технического обслуживания. Но для этого нужны знания и богатый опыт. Перед диагностом стоит сложная задача — распознать состояние технической системы, как правило, в условиях недостатка информации. Часто, по имеющимся первичным сведениям невозможно правильно оценить ситуацию, поэтому прибегают к методикам и техническим средствам, позволяющим уточ-

нить и дополнить входную информацию, формализовать и систематизировать ее, провести экспертизу, которая необходима для принятия решения.

На сегодняш н и й ден ь накоплен знач ител ьн ы й оп ыт разработки средств и методов получения диагностической информации, автоматизированного контроля и поиска неисправностей, которые реализованы, в частности, и в интеллектуальных системах [1...5]. Тем не менее, создание интеллектуального инструмента для оперативного и достоверного обнаружения неисправностей, в том числе и по качественным признакам — перспективное направление совершенствования систем обеспечения работоспособности ДВС.

Один из таких инструментов - программа для ЭВМ «Экспертная система по обнаружению неисправностей дизелей», созданная учеными СибФТИ [6, 7]. Как известно, особенность подобных интеллектуальных систем - способность распознавания влияния одной или