5. SYSTEM GENEZOWANIA STANU MASZYN

…taka to bywa zapłata niejednego literata;

po śmierci mu kadzą, a za życia jeść nie dadzą…

5. SYSTEM GENEZOWANIA STANU MASZYN

W rozdziale przedstawiono założenia systemu genezowania stanu maszyn oraz zasady jego projektowania. Na podstawie przeprowadzonych badań procesu genezowania stanu sformułowano dedykowane reguły wnioskowania diagnostycznego. Stanowią one niezbędny element Dedykowanych Systemów Diagnostycznych maszyn.

5.1. CHARAKTERYSTYKA SYSTEMU GENEZOWANIA STANU

Celem działania jest opracowanie systemu rozpoznawania stanu maszyny, który stanowił będzie podstawę do opracowania koncepcji dokładnego i efektywnego urządzenia diagnostycznego, którego główne założenia są następujące [11,18,29,30,36,37,57]:

1. System genezowania stanu maszyny powinien umożliwiać określenie prawdopodobnej przyczyny wystąpienia, zlokalizowanego w trakcie kontroli stanu, uszkodzenia.

2. Zasadnicze wymagania, które powinien spełniać system rozpoznawania stanu maszyny to:

a) niezawodność;

b) duża prędkość działania;

c) unifikacja;

d) ekonomiczność (niskie koszty produkcji i eksploatacji).

3. System genezowania stanu maszyny ponadto powinien charakteryzować się:

a) prostym, możliwie optymalnym algorytmem funkcjonowania;

b) uniwersalnością, tzn. możliwościami rozpoznawania stanu maszyn różnych typów;

c) możliwościami rozpoznawania stanu maszyn o małym i dużym stopniu złożoności;

d) automatycznym generowaniem diagnoz;

e) jednoznacznością i czytelnością przedstawiania diagnoz;

f) prostotą obsługiwania.

4. System genezowania stanu maszyny powinien zapewniać, aby diagnosta ingerował w jego działanie tylko w przypadku:

a) zmiany przedmiotu genezowania stanu;

b) zmiany algorytmu genezowania stanu;

c) usunięcia wykrytych automatycznie uszkodzeń urządzenia diagnostycznego.

5. System genezowania stanu maszyny powinien spełniać wymagania dotyczące jakości wyrobów zgodnie z obowiązującymi normami.

W nawiązaniu do przedstawionych w opracowaniu analizy wyników badań metodyki genezowania stanu maszyn koncepcja systemu rozpoznawania stanu maszyny powinna obejmować następujące zagadnienia z obszaru projektowania, wytwarzania i eksploatacji maszyn:

a) cechy funkcjonalne;

b) cechy konstrukcji;

c) warunki użytkowania i obsługiwania;

d) potencjał zaplecza obsługowego;

e) rachunek ekonomiczny.

Uwzględniając wyniki badań uznano, że:

a) system genezowania stanu maszyny powinien wykorzystywać zbiory parametrów diagnostycznych na podstawie analizy wartości wag parametrów diagnostycznych maszyny;

b) uzupełnieniem powyższego powinno być uwzględnienie parametrów diagnostycznych preferowanych przez użytkownika maszyny, np. w aspekcie bezpieczeństwa maszyny;

c) system genezowania stanu maszyny powinien wykorzystywać także zbiory parametrów procesowych i otoczenia na podstawie analizy ich ważności w eksploatacji maszyny;

d) system genezowania stanu powinien zapewnić kontrolę stanu i lokalizację uszkodzeń maszyn;

e) w przypadku niezdatności maszyny (negatywny wynik realizacji testu kontroli stanu) system powinien zapewnić genezowanie stanu maszyny, co przekłada się na określeniu prawdopodobnej przyczyny zlokalizowanego, w czasie realizacji testu, uszkodzenia maszyny.

Uwzględniając powyższe ustalenia, warunki eksploatacji maszyn oraz analizy wyników badań procedur metodyki stanu etapy opracowania systemu genezowania stanu maszyn obejmują:

1. Analizę przedsięwzięcia – dotyczy analizy potrzeb i możliwych rozwiązań problemu, analizy rachunku ekonomicznego obejmującego budowę systemu, a także analizy wymagań funkcjonalnych, technicznych, informatycznych i ekonomicznych obejmujących relację kosztów wytworzenia i eksploatacji systemu a uzyskanych korzyści w wyniku jego zastosowania.

2. Projektowanie systemu – dotyczy określenia architektury mikroprocesora, modułów, interfejsów i innych części składowych oraz oprogramowania w aspekcie spełniania cech użytkowych systemu obejmujących:

- projekt logiczny – dotyczy logicznych aspektów organizacji systemu oraz procesów i przepływu informacji,

- projekt funkcjonalny – dotyczy opisu funkcji elementów składowych systemu oraz ich współdziałania,

- projekt konstrukcyjny – dotyczy opisu struktury elementów systemu (np.: procesora, pamięci, komunikacji, wejść i wyjść, zegara, zasilania);

3. Budowę symulatora pracy systemu (komputerowego) – jego celem jest zapewnienie wstępnej oceny pracy systemu przy symulowanych stanach maszyny;

4. Implementację systemu – celem jest opracowanie i budowa modelu fizycznego spełniające założone funkcje systemu;

5. Zapewnienie jakości systemu – dotyczy testowania programów i badań eksploatacyjnych;

6. Wykonanie dokumentacji systemu – obejmujących budowę, wymagania i ograniczenia, funkcjonowanie i procedury obsługowe.

Etapy I – II dotyczą analizy podjętego przedsięwzięcia w aspekcie oceny spełnianych funkcji przez system genezowania stanu maszyny odniesionych do poniesionych nakładów na ich realizację. Przyjmuje się, że zastosowanie takiego systemu będzie miało wpływ na eksploatację maszyny oraz że nakłady poniesione na opracowanie i wdrożenie systemu będą miały wpływ na koszty wytworzenia i sprzedaży maszyny. Wszystko to razem powoduje, iż konieczne staje się udzielenie odpowiedzi na pytanie: czy efekty użytkowe wynikające z zastosowania systemu genezowania stanu maszyny są zasadne w odniesieniu do oczywistych relacji ekonomicznych?

W nawiązaniu do powyższego istotnym staje się również udzielenie odpowiedzi na pytanie:

czy i na ile zmniejszy się zagrożenie bezpieczeństwa ludzi i otoczenia? Można np. przyjąć, że

koszt pokładowego systemu diagnostycznego maszyny nie powinien przekraczać (5-8)% jej wartości, przy czym koszt systemu rozpoznawania stanu powinien być mniejszy, ponieważ stanowi tylko część całego systemu sterująco - diagnostycznego maszyny. Ponadto uwzględniając ciągły wzrost wymagań odnoszących się do produkowanych maszyn można przyjąć, że zastosowanie w nich systemów genezowania stanu zwiększy ich atrakcyjność handlową.

Etapy III – IV obejmują analizy możliwości wytworzenia systemu genezowania stanu odniesione do relacji: potencjał narzędzi diagnostycznych – założenia techniczno – ekonomiczne;

w etapie tym tworzona jest koncepcja systemu genezowania stanu zawierająca projekt logiczny i konstrukcyjny. Projekt logiczny odnosi się do podstawowych, elektronicznych układów funkcjonalnych pokładowego systemu diagnostycznego i powinien obejmować moduły:

a) zasilania;

b) wejścia/wyjścia;

c) elektroniki cyfrowo – analogowej;

d) wizualizacji i sygnalizacji;

e) wnioskowania diagnostycznego;

f) sterowania.

Przyjmuje się, że skonfigurowany według wyznaczonych wymagań system genezowania stanu maszyny powinien działać dwufazowo:

a) wstępnie, tj. od momentu włączenia zasilania elektrycznego i realizowane będzie testowanie systemu;

b) zasadniczo, tj. od chwili zakończenia testowania i uruchomienia zasadniczych funkcji diagnostycznych.

Istota działania systemu w obszarze Genezowania Stanu polega na wnioskowaniu o prawdopodobnej przyczynie zlokalizowanego stanu niezdatności maszyny w oparciu o analizę odległości genezowanych wartości symptomów z przedziałem błędu genezy od wartości granicznej symptomu według algorytmu:

a) optymalny parametr diagnostyczny (maksymalna wartość wagi);

b) optymalna metoda genezowania (minimalna wartość błędu genezy);

c) minimalna wartość odległości wartości parametru diagnostycznego z przedziałem błędu genezy od wartości granicznej parametru diagnostycznego d_min;

d) korelacja minimalnej wartości odległości dmin ze stanami niezdatności maszyny si, przy jednoczesnym badaniu warunków eksploatacji ich wystąpienia jako ewentualnej przyczyny stanu niezdatności maszyny.

Obiektem definiowanym w systemie genezowania stanu będą zespoły i układy maszyny.

Atrybutami będą natomiast dane, których to opisujące je wartości (wybrane parametry diagnostyczne) określać będą ich stan. Struktury relacji mogących zachodzić między obiektami definiowane są na etapie projektowania. Obiekty zdefiniowane w systemie mogą zawierać zbiory informacji o podobnych strukturach. Powoduje to, że najpierw konieczne staje się tworzenie bazy danych, a następnie łączenie wybranych obiektów systemu z określonymi zasobami bazy, np. za pomocą dedykowanych odpowiednim grupom maszyn (patrz metodyka genezowania stanu maszyn – rozdział 3) reguł wnioskowania diagnostycznego. Informacje o stanie maszyny mają strukturę hierarchiczną, gdzie ogólne informacje zajmują poziom najwyższy, np. dla Oceny Stanu (kontrola stanu maszyny), a poziomy niższe przeznaczone są dla informacji szczegółowych (lokalizacja uszkodzeń układu).

Etap V zawiera opracowanie wstępnego projektu (logicznego i funkcjonalnego) systemu genezowania stanu maszyny będącego podsystemem rozpoznawania stanu, budowę i badania

jego modelu, oraz opracowanie projektu technicznego systemu uwzględniającego analizę wyników zrealizowanych badań. Opracowanie projektu funkcjonalnego systemu rozpoznawania stanu maszyny powinno ujmować następujące warianty jego pracy:

a) użytkowy, dotyczy nadzorowania pracy maszyny w czasie jej użytkowania według testu kontroli stanu na podstawie Oceny Stanu;

b) diagnostyczno – obsługowy, obejmuje rozpoznawanie stanu maszyny oraz realizację jego obsługiwania według wyznaczonych terminów na etapie Prognozowania Stanu oraz zakresu jego obsługiwania według określonych stanów niezdatności na etapie lokalizacji uszkodzeń i szacowania przyczyny uszkodzeń na podstawie Oceny Stanu i Genezowania Stanu;

c) informacyjny, dotyczy tworzenia bazy danych historii eksploatacji maszyny zapewniającej:

- określanie rodzajów uszkodzeń (stanów niezdatności) odnoszonych do czasu eksploatacji, - wyznaczanie alertowych terminów obsługiwania d (na podstawie Prognozowania Stanu)

odnoszonych do bezpieczeństwa eksploatacji maszyny (przede wszystkim bezpieczeństwa ludzi i otoczenia),

- informowanie eksploatatora o osiągnięciu alertowego terminu obsługiwania przez maszyny (i stanu bezpośredniego zagrożenia bezpieczeństwa ludzi i otoczenia).

Zastosowanie przedstawionej koncepcji systemu rozpoznawania stanu zapewni realizację następujących zadań:

a) ciągły nadzór parametrów diagnostycznych w zakresie oceny stanu maszyny;

b) rejestrowanie i archiwizacja wartości parametrów diagnostycznych;

c) przetwarzanie zebranych danych na decyzje zapewniające, na podstawie opracowanej metodyki, efektywną eksploatację maszyny;

d) bieżące lub sekwencyjne informowanie o stanie maszyny oraz alarmowania o jej stanach niezdatności z prawdopodobną przyczyną ich wystąpienia;

e) bieżące lub sekwencyjne informowanie o terminie obsługiwania maszyny;

f) sekwencyjne informowanie o stanie oraz alarmowania o jej stanach niezdatności.

Reasumując przedstawione powyżej rozważania system rozpoznawania stanu oraz jego podsystem genezowania stanu maszyny powinny spełniać oddzielnie lub łącznie funkcje określone na podstawie, dedykowanych dla różnych typów i rodzajów maszyn, reguł wnioskowania diagnostycznego w obszarach:

a) optymalizacji zbioru parametrów diagnostycznych;

b) kontroli stanu i lokalizacji uszkodzenia;

c) prognozowania stanu;

d) genezowania stanu.

Spełnianie wymienionych funkcji jest możliwe następującymi sposobami:

1. Realizacja algorytmu kontroli stanu, algorytmu prognozowania stanu maszyny, a w przypadku jego niezdatności algorytmu lokalizacji uszkodzeń i genezowania stanu odbywa się za pomocą oddzielnych modułów systemu rozpoznawania stanu. Diagnosta na podstawie zbioru wyników sprawdzeń podejmuje decyzje o stanie maszyny. W tym przypadku koszt badań diagnostycznych maszyny jest wysoki;

2. System rozpoznawania stanu realizuje algorytm kontroli stanu, a w przypadkach koniecznych również algorytm lokalizacji uszkodzeń. Diagnosta bierze również udział w podejmowaniu decyzji o stanie maszyny. Istotnie skraca się czas i koszty diagnozowania obiektu. Jednak jest wyższy koszt urządzenia diagnostycznego;

3. System rozpoznawania stanu realizuje łącznie uprzednio wymienione cztery funkcje. Zatem do funkcji kontroli stanu i lokalizacji uszkodzeń dochodzi funkcja prognozowania stanu oraz genezowania stanu. Z racji spełnionych funkcji system można nazwać systemem uniwersalnym. Rola diagnosty sprowadza się do podjęcia ostatecznej decyzji o stanie maszyny i wykonaniu pewnych operacji pomocniczych. Zwiększa się wiarygodność diagnozy, zmniejsza się czas i koszt badań diagnostycznych maszyny oraz niestety rosną koszty.

Idealny system rozpoznawania stanu to pokładowy system rozpoznawania stanu spełniający funkcje kontroli stanu, prognozowania stanu, lokalizacji uszkodzeń obiektu oraz szacowanie przyczyny uszkodzeń. W tym przypadku wzrasta koszt maszyny, jednak efektywność eksploatacji maszyny staje się wyższa, bowiem realizowane są wszystkie funkcje rozpoznawania stanu maszyny. Takie rozwiązanie systemu rozpoznawania stanu może być odpowiednie dla maszyn krytycznych lub innych maszyn specjalnych.

Rozwiązaniem mniej kosztownym jest system rozpoznawania stanu, który spełnia tylko funkcje kontroli stanu. W tym przypadku zewnętrzny system rozpoznawania może prognozować stan lub lokalizować uszkodzenia obiektu i genezować stan niezdatności. Może to być system uniwersalny wykorzystywany do badań diagnostycznych różnych maszyn.

Innym rozwiązaniem jest zewnętrzny systemu rozpoznawania stanu dołączany, na czas badań, do gniazda diagnostycznego maszyny z możliwością oceny stanu, prognozowania stanu i genezowania stanu. Może to być system uniwersalny lub specjalizowany wyłącznie do rozpoznawania stanu określonych maszyn.

5.2. DEDYKOWANE REGUŁY WNIOSKOWANIA W GENEZOWANIU STANU

Z analizy wymagań działaniowych i konfiguracji systemu rozpoznawania stanu maszyny wynika, że architektura Dedykowanego Systemu Diagnostycznego w zakresie genezowania powinna zapewnić:

a) konfigurowanie systemu w zakresie wyznaczonych uprzednio potrzeb, w tym obejmujących wprowadzenie odpowiedniej liczby parametrów diagnostycznych, parametrów procesowych i parametrów otoczenia, ich wartości granicznych i wartości nominalnych, stany maszyny oraz czas pracy maszyny;

b) pomiar i rejestrację wartości mierzonych parametrów diagnostycznych, parametrów procesowych i parametrów otoczenia według wyznaczonych warunków (początek i koniec pomiaru, które wielkości i kiedy podlegają rejestracji itp);

c) wnioskowanie diagnostyczne w oparciu o analizę relacji między wartościami wzorcowymi a mierzonymi na podstawie analizy reguł wnioskowania diagnostycznego;

d) wizualizację stanu maszyny, w tym generowanie decyzji eksploatacyjnych (zdatny, niezdatny, lokalizacja uszkodzenia, przyczyna uszkodzenia).

Wynika z tego, że konieczne staje się utworzenie bazy danych, w której obok zbiorów wartości granicznych i nominalnych oraz rejestrowanych podczas eksploatacji zbioru wartości parametrów diagnostycznych, parametrów procesowych i parametrów otoczenia, znajdują się reguły wnioskowania diagnostycznego.

Analiza wyników badań ewolucji stanu maszyn [57], którą przeprowadzono między innymi dla przekładni zębatej samochodowej, pozwala na wstępne sformułowanie reguł wnioskowania typu „IF – THEN” lub „IF – THEN – ELSE” w obszarze optymalizacji parametrów diagnostycznych i genezowania stanu.

Na podstawie przeprowadzonych badań procedur [57] reguły wnioskowania dla przekładni zębatej samochodowej są następujące:

1. Dla Optymalizacji Zbioru Parametrów Diagnostycznych Y^o: a) jeśli w_1j  0,1 to y_j Y^o,

b) lub jeśli w_1j = w_1jmax to y_j Y^o.

W wyniku działania reguł, w zależności od wartości w1jmax, otrzymuje się zbiory jednoelementowe Y⁰¹ lub wieloelementowe Y⁰⁰ parametrów diagnostycznych.

2. Dla Genezowania Stanu:

a) jeśli w_1j= w_1jmax i jeśli w_1j  0,8 i yj Y^o to zbiór Y^o jest zbiorem jednoelementowym Y^o

=Y^o1: yjY^o1,

b) jeśli w1j=w1jmax i jeśli w1j<0,8 i yjY^o to zbiór Y^o jest zbiorem wieloelementowym Y^o

=Y^oo : yjY^oo,

c) jeśli występuje zbiór prawdopodobnych uszkodzeń przekładni zębatej określenie zbioru stanów jej niezdatności według poziomu prawdopodobieństwa występowania uszkodzeń według reguły: jeśli p(s_i)  0,5 to s_i  S,

d) jeśli nie występuje zbiór prawdopodobnych uszkodzeń przekładni zębatej określenie zbioru stanów jej niezdatności według wartości miary eksploatacji: jeśli i  l to si(l)  S,

e) jeśli błąd genezy metody aproksymacji 2 stopnia dla zbioru Y^o  błędu genezy metoda interpolacji 3 stopnia dla zbioru Y^o to metodą genezowania wartości zbioru Y^o jest metoda interpolacji funkcji sklejanych 3 stopnia, w przeciwnym przypadku metoda genezowania wartości Y^o jest metoda aproksymacji 2 stopnia,

f) jeśli odległość wartości genezowanej parametru diagnostycznego y_j Y^o z błędem genezy od wartości granicznej parametru yjg: d(yjg – wartość (yjG + rG) dla yjG > yjG), d(wartość (yjg – (yjG – rG) dla yjG < yjG) to wartość minimalna d() jest odległością minimalną dmin, g) jeśli zbiór Y^o jest zbiorem wieloelementowym Y^o =Y^oo to należy przeprowadzić proces

„ważenia” odległości minimalnej d_min,

h) jeśli dmin = 0 to występuje jeden punkt wspólny z wartością graniczną (liczebność [dmin] = 1), jeśli dmin < 0 to występuje więcej niż jeden punkt wspólny z wartością graniczną (liczebność [dmin] > 1), jeśli dmin > 0 to nie występuje punkt wspólny z wartością graniczną,

i) jeśli d_min = d_min ( (s_i)) to wartość minimalna d^s_min = d_min występuje przy stanie zaistniałym w czasie _S(₁,_b), co oznacza że przyczyną wystąpienia zlokalizowanego stanu si w trakcie realizacji testu TLU było „chwilowe pojawienie” się tego stanu w czasie (1,b), w przeciwnym przypadku dmin  dmin ( (si), co oznacza że nie można określić przyczyny wystąpienia stanu si wyznaczonego w trakcie realizacji testu TLU,

j) jeśli liczebność [d^s_min] > 1 to oznacza, że przyczyną wystąpienia zlokalizowanego stanu si

był „narastający rozwój” w czasie S (1,b) warunków wystąpienia stanu si

(wyznaczonego w trakcie realizacji testu TLU),

k) jeśli dmin > 0 i nie występuje punkt wspólny z wartością graniczną to oznacza że prawdopodobną przyczyną wystąpienia zlokalizowanego stanu s_i (wyznaczonego w trakcie realizacji testu T_LU) było „chwilowe niepełne pojawienie się ” się tego stanu w czasie (1,b);

l) jeśli w chwili S(1,b) równocześnie z notacją stanu si możliwe jest określenie wartości parametrów procesowych maszyny i parametrów otoczenia to w celu określenia przyczyny stanu s_i(_S) obok kontekstu ewentualnych „punktów wspólnych” lub

minimalnej odległości „zbliżeń” należy wykorzystać informacje dotyczące wartości parametrów procesowych maszyny i parametrów otoczenia.

W wyniku działania reguł otrzymuje się: metodę (metoda interpolacji funkcji sklejanych 3 stopnia, metoda aproksymacji 2 stopnia) umożliwiającą genezowanie wartości parametrów diagnostycznych wraz z błędem genezowania, wyznaczenie „ważonej” lub „nie ważonej”

wartości dmin, różne warianty punktów wspólnych wraz z interpretacją szacowania przyczyny stanu niezdatności si(b) wspomaganą analizą wartości parametrów procesowych i parametrów otoczenia oraz zdarzeń dodatkowych w chwilach S(1,b) i b(1,b).

5.3. GENEZOWANIE STANU W DEDYKOWANYM SYSTEMIE DIAGNOSTYCZNYM Dedykowany System Diagnostyczny (DSD) stanowią zaimplementowane procedury rozpoznawania stanu maszyn, które dla dowolnej maszyny umożliwiają [57,58,66]:

a) wyznaczenie optymalnego zbioru parametrów diagnostycznych;

b) wyznaczenie testu oceny stanu maszyny;

c) prognozowanie stanu maszyny;

d) genezowanie stanu maszyny.

Ze względu na różne zbiory parametrów diagnostycznych, które otrzymuje się dla różnych maszyn zaimplementowane procedury DSD automatycznie i/lub przy ingerencji operatora pozwalają wyznaczyć odpowiednie (dedykowane dla każdej maszyny) elementy modułów w poszczególnych grupach działania DSD, tzn. oceny stanu, genezowania i prognozowania stanu maszyny. Zadania rozwiązywane przez procedury Dedykowanego Systemu Diagnostycznego to [57,58]:

a) wybór „najlepszych” parametrów diagnostycznych opisujących aktualny stan i oraz analiza zmian ich wartości w czasie eksploatacji maszyny;

b) wyznaczenie testu diagnostycznego;

c) wyznaczenie wartości prognozowanej parametru diagnostycznego yjp(b+1) dla horyzontu prognozy 1, za pomocą „najlepszej” metody prognozowania i wyznaczenie terminu kolejnego obsługiwania o;

d) wyznaczenie wartości genezowanej parametru diagnostycznego yjG(b-2) dla horyzontu genezy 2, za pomocą „najlepszej” metody genezowania (tylko dla dyskretnej notacji zdarzeń) i szacowanie przyczyny uszkodzenia maszyny stwierdzonego podczas realizacji testu diagnostycznego.

Przedstawione powyżej elementy zaimplementowane są w modułach programu komputerowego „Dedykowany system diagnostyczny”. Są to:

1. W module Akwizycja wprowadzane są dane poprzez import z pliku csv, pliku Excel lub z czujników maszyny. Są to:

a) zbiór wartości parametrów diagnostycznych maszyny {y_j(_i)} wraz ze zbiorem wartości granicznych {yjg} i wartości nominalnych {yjn};

b) zbiór wartości parametrów procesowych maszyny {yn(i)}, zbiór wartości parametrów otoczenia {yk(i)}oraz zbiór zdarzeń dodatkowych {Zdr(i),;

c) zbiór stanów maszyny {sm(i)} zaistniałych podczas jej eksploatacji.

2. W module Optymalizacja Parametrów Diagnostycznych przy zastosowaniu procedur optymalizacji wielokryterialnej następuje obliczenie wartości funkcji kryterialnych oraz wag wj1

parametrów diagnostycznych z możliwością zapisu do pliku tekstowego. Możliwa jest także

aktualizacja wartości wag w_j1 parametrów diagnostycznych (preferencje operatora) oraz „ręczny”

wybór parametrów. Znajdują tu zastosowanie następujące reguły wnioskowania:

a) jeśli wj  0,1 to yj Y^o – otrzymuje się zbiór wieloelementowy;

b) lub jeśli w_j = w_jmax to y_j Y^o – otrzymuje się zbiór jednoelementowy.

Wskutek działania reguł uzyskuje się zbiory jednoelementowe lub wieloelementowe, przy czym zgodnie z właściwością modułu Optymalizacja Parametrów Diagnostycznych operator systemu może „ręcznie” kształtować elementy zbioru Y^o, jak i wartości wagi wj.

3. W module Genezowanie Stanu na podstawie optymalnego zbioru parametrów diagnostycznych (działanie modułu Optymalizacja Parametrów Diagnostycznych) wyznaczane są genezowane wartości parametrów diagnostycznych z błędami genezy według odpowiednich modeli. Program, obok automatycznego przeszukiwania metod i wyboru metody według kryterium minimalnego błędu genezy. umożliwia także możliwość „ręcznego” wyboru metod genezowania i parametrów metod przez operatora systemu. Równocześnie program komputerowy, obok automatycznego szacowania przyczyny uszkodzenia maszyny, umożliwia także możliwość „ręcznego” wyboru metody wyznaczenia przyczyny uszkodzenia maszyny przez operatora systemu. W module występuje także możliwość wizualizacji wnioskowania o przyczynie wystąpienia stanu niezdatności maszyny na podstawie informacji (wartości parametrów procesowych maszyny, wartości parametrów otoczenia i odległości dmin). W celu jego wyznaczenia należy:

a) wyznaczyć metody genezowania wartości parametrów diagnostycznych przez minimalizację błędu genezy;

b) określić sposoby wyznaczenia odległości minimalnej dmin pomiędzy wartością genezowaną parametru yj Y^o z błędem genezy od wartości granicznej parametru yjg; c) określić sposoby interpretacji dmin w zależności od jej wartości (dmin=0, dmin>0, dmin<0)

oraz ich występowanie w czasie występowania stanów (d^smin = d_min);

d) określić przyczyny uszkodzenia maszyny poprzez interpretację wartości d_min, skojarzonej z wartościami d_min stany maszyny {s_m(_i)}, wartościami parametrów procesowych maszyny {y_n(_i)}, wartościami parametrów otoczenia {y_k(_i)} oraz zbiorem zdarzeń dodatkowych {Zd_r(i)}.

W celu realizacji powyższych zadań wykorzystuje się reguły wnioskowania:

a) jeśli występuje zbiór prawdopodobnych uszkodzeń maszyny określenie zbioru stanów jego niezdatności według poziomu prawdopodobieństwa występowania uszkodzeń według reguły: jeśli p(si)  0,5 to si  S;

b) jeśli nie występuje zbiór prawdopodobnych uszkodzeń maszyny określenie zbioru stanów jego niezdatności według wartości miary eksploatacji: jeśli i  l to s_i(l)S;

c) jeśli w_j=w_jmax i jeśli w_j  0,9 to yjY^o i zbiór Y^o jest zbiorem jednoelementowym, d) jeśli w_j=w_jmax i jeśli w_j < 0,9 to y_j Y^o i zbiór Y^o nie jest zbiorem jednoelementowym, e) jeśli błąd genezy metody aproksymacji 2 stopnia dla zbioru Y^o  (jest mniejszy równy)

od błędu genezy metody interpolacji 3 stopnia dla zbioru Y^o to metodą genezowania wartości zbioru Y^o jest metoda interpolacji 3 stopnia, w przeciwnym przypadku metoda genezowania wartości Y^o jest metoda aproksymacji 2 stopnia;

f) jeśli odległość wartości genezowanej parametru diagnostycznego yj Y^o z błędem genezy od wartości granicznej parametru y_jg: d(y_jg – wartość (y_jG + r_G) dla y_jG > y_jG), d(wartość (y_jg – (y_jG – r_G) dla y_jG < y_jG) to wartość minimalna d() jest odległością minimalną dmin; g) jeśli dmin=0 to występuje jeden punkt wspólny z wartością graniczną (liczebność [dmin] =

1), jeśli dmin < 0 to występuje więcej niż jeden punkt wspólny z wartością graniczną

(liczebność [d_min] > 1), jeśli d_min>0 to nie występuje punkt wspólny z wartością graniczną;

h) jeśli dmin=dmin((sm)) to wartość minimalna d^smin=dmin występuje przy stanie zaistniałym w czasie _S(₁,_b), co oznacza że przyczyną wystąpienia zlokalizowanego stanu s_i w trakcie realizacji testu TLU było „chwilowe pojawienie” się tego stanu w czasie (1,b)), w przeciwnym przypadku d_min  d_min ( (s_i)), co oznacza że nie można określić przyczyny wystąpienia stanu si wyznaczonego w trakcie realizacji testu TLU;

i) jeśli liczebność [d^s_min] > 1 to oznacza, że przyczyną wystąpienia zlokalizowanego stanu si

był „narastający rozwój” w czasie S (1,b) warunków wystąpienia stanu si

(wyznaczonego w trakcie realizacji testu T_LU);

j) jeśli dmin>0 i nie występuje punkt wspólny z wartością graniczną to oznacza że prawdopodobną przyczyną wystąpienia zlokalizowanego stanu si (wyznaczonego w trakcie realizacji testu T_LU) było „chwilowe niepełne pojawienie się ” się tego stanu w czasie (1,b);

k) jeśli wartość dmin wyznacza się dla Y^oo to wartość ta jest wartością ważoną wartości dminw.

Reasumując powyższe rozważania oraz wyniki badań weryfikacyjnych procedur genezowania stanu maszyn stwierdza się, że opracowane procedury genezowania wartości parametrów diagnostycznych oraz szacowania przyczyny uszkodzeń maszyn mogą stanowić podstawowy element sterowania utrzymania maszyn w stanie zdatności, zaś jej zastosowanie powinno obejmować:

1. W etapie wdrożenia systemu genezowania maszyn:

a) wyznaczenie optymalnego zbioru parametrów diagnostycznych;

b) w przypadku dyskretnej notacji zdarzeń wyznaczenie optymalnej metody genezowania wartości parametrów diagnostycznych;

c) weryfikacja algorytmu szacowania przyczyny uszkodzenia maszyn poprzez określenie preferencji wykorzystania wielkości wejściowych algorytmu (wartości dmin, stany maszyny {sm(i)}, wartości parametrów procesowych maszyny {yn(i)}, wartości parametrów otoczenia {y_k(_i)} oraz zbiór zdarzeń dodatkowych {Zd_r(_i)}).

d) opracowanie sposobu wykorzystania informacji diagnostycznej otrzymywanej z programu komputerowego „Dedykowany System Diagnostyczny” przez służby logistyczne i techniczne Zakładów Produkcyjnych, Zakładów Transportu Samochodowego lub innych;

e) automatyzację systemu eksploatacji maszyn przy wykorzystaniu opracowanych procedur dotyczących reguł wnioskowania diagnostycznego oraz propozycji wizualizacji informacji diagnostycznej dla Pokładowego Systemu Diagnostycznego lub Stacjonarnego Systemu Diagnostycznego.

f) opracowanie działań profilaktycznych w zakresie zapobiegania uszkodzeniom maszyn w obszarze zdarzeń niepożądanych:

- stanów maszyny,

- wartości parametrów procesowych maszyny, - wartości parametrów otoczenia,

- zdarzeń dodatkowych.

2. W etapie użytkowania:

a) realizację procesu eksploatacji maszyny według strategii według stanu z wykorzystaniem, generowanych przez program komputerowy „Dedykowany System Diagnostyczny”, informacji diagnostycznych;

b) wykorzystanie przez służby logistyczne i techniczne Zakładów informacji diagnostycznych w celu określenia:

- wykorzystania potencjału technicznego maszyn, - wykorzystania zaplecza technicznego,

- planowania zaopatrzenia w części zamienne i materiały eksploatacyjne maszyn;

c) wykorzystanie przez operatorów maszyn (podsystem użytkowania) i mechaników (podsystem obsługiwania) informacji diagnostycznych generowanych przez Pokładowy lub Stacjonarny System Diagnostyczny w celu zwiększenia efektywności eksploatacji maszyn poprzez:

- ciągłe (system pokładowy) lub okresowe (system stacjonarny) monitorowanie stanu technicznego układów lub zespołów maszyn z możliwością określenia przyczyny uszkodzenia,

- planowania pracy stanowisk obsługowo-naprawczych w warsztacie naprawczym, - planowania potrzeb części zamiennych.

d) wdrożenie działań profilaktycznych w zakresie zapobiegania uszkodzeniom maszyn poprzez odpowiednie rygory użytkowania, szkolenia oraz zalecenia eksploatacyjne.

5.4. PODSUMOWANIE

Przedstawione powyżej działania, sformułowane w postaci koncepcji wykorzystania procesu genezowania stanu maszyn w Dedykowanym Systemie Diagnostycznym i odnoszą się do opracowanego schematu konstruowania algorytmu szacowania przyczyny uszkodzeń maszyn oraz uzyskanych wyników jego weryfikacji.

Ze względu na zaproponowany niezbyt liczny zbiór rozwiązań dopuszczalnych (zbiór metod wyboru parametrów diagnostycznych, zbiór metod genezowania wartości parametrów diagnostycznych oraz założenia metody szacowania przyczyny uszkodzenia maszyny) należy praktycznie dalej doświadczać i doskonalić zaproponowany system.

Stosunkowo mała liczba kryteriów cząstkowych proponowanych funkcji kryterialnych (kryteria wyboru parametrów diagnostycznych, kryteria wyboru metod genezowania) nie pozwala sformułować jednoznacznej konkluzji, że opracowana metodyka wyznaczania genezowanego stanu maszyn oraz przedstawiona koncepcja wykorzystania genezy stanu w Dedykowanym Systemie Diagnostycznym noszą charakter ostateczny.

Uzyskane jednak wstępne wyniki weryfikacji opracowanej metodyki i zaproponowana na ich podstawie koncepcja wykorzystania procedur genezowania stanu w systemie diagnostycznym może stanowić podstawę do dalszych prac w obszarze budowy nowej metody szacowania przyczyny uszkodzenia w Dedykowanym Systemie Diagnostycznym maszyn.