Одной из важных задач, устанавливающих взаимосвязь между признаками неисправностей РЭА и их причинами, является техническое диагностирование. Решение этой задачи связано с интеллектуальной деятельностью обслуживающего персонала и является трудно автоматизируемой: поиск взаимосвязей между различными нарушениями функционирования аппаратуры и вероятными местом и причиной неисправностей характеризуется неопределенной последовательностью базовых действий, таких как определение значений диагностических параметров, их сравнение с номинальными, анализ их совокупности и принятие решения о техническом диагнозе.
Технический диагноз, как результат технического диагностирования, может быть установлен с использованием различных информационных источников, которые в литературе принято рассматривать как диагностические модели. Существующее многообразие формы представления в таких моделях диагностической информации обуславливают соответствующие различия при использовании этой информации при выполнении тех или иных действий технического диагностирования.
В настоящее время на практике используются источники информации об исправной аппаратуре и ее неисправностях в бумажном виде. Процесс поиска места и причины неисправностей в этом случае становится достаточно трудоемким, поскольку объем обрабатываемой информации зависит от сложности анализируемой аппаратуры. В связи с этим, возникает необходимость создания диагностических моделей, суть которых заключается в проектировании образа радиоэлектронной аппаратуры в целях сокращения времени получения необходимой информации о техническом диагнозе.
Таким образом, в процессе разработки и производства сложных технических комплексов решается дополнительная задача по разработке и уточнению рабочей конструкторской, эксплуатационной и технологической документации. Эта задача в настоящее время решается с использованием средств автоматизированного проектирования (САПР), моделирования, а также широкого множества различных инженерных задач: расчетов, анализа и пр.
Степень стандартизации и порядок выполнения документации в САПР позволяют автоматизировать разработку информации по конструкторской документации для использования в производстве РЭА. В связи с этим, разрабатывается набор компонентов определенной номенклатуры, библиотека компонентов для САПР. Таким образом, разработчик, на основе имеющегося комплекта составляющих, имеет возможность проектировать схемные листы на разных иерархических уровнях отображения радиоэлектронной аппаратуры.
Для радиотехнических и радиоэлектронных систем в подавляющем большинстве случаев инженерные и научно-технические коллективы и организации в РФ и странах СНГ используют САПР Altium Designer, который позволяет осуществлять проектирование и моделирование печатных плат различной сложности. Преимуществами Altium Designer с точки зрения разработки промышленных образцов технически сложных комплексов являются:
сквозное проектирование, то есть процесс разработки устройства начинается с создания файла проекта, который объединяет все входящие в него документы на логическом уровне и отображает структуру разработки, то есть существует возможность создавать сложно-иерархические проекты: блок – субблок – модуль – ячейка – печатная плата – электронный компонент;
упрощенная процедура работы с библиотеками – это важно, поскольку зачастую требуется инициализировать символы вместе с условно-графическим описанием как отдельный компонент библиотеки, а также перенос схемных проектом из одного средства проектирования в другое, при работе с разными САПР, а также при условии, что разработчик получает проект от сторонних разработчиков.
С учетом отмеченных особенностей технологического процесса разработки рабочей конструкторской, эксплуатационной и технологической документации, следует отметить, что бумажная форма поставки комплекта документов для технически сложных комплексов и систем фактически характеризуется как морально устаревающая, так как при использовании такой документации теряется ряд важных аспектов представления и предоставления диагностической информации.
В комплект поставки современных и перспективных комплексов военного назначения входят программно-аппаратные решения, обеспечивающие доступ к электронной документации на эти комплексы. Например, современные разработки подобных программных продуктов для восстановления работоспособного состояния некоторых сложных технических комплексов позволяют автоматизировано получать сведения об эталонных значениях диагностических параметров, методологии проведения некоторых восстановительных операций и пр. Применение запросно-ответных механизмов, обеспечивающих доступ к диагностической информации, значительно увеличивает эффективность решения различных задач в процессе эксплуатации комплексов и систем, выполняемых обслуживающим персоналом (ОП). Однако, несмотря на повышение уровня автоматизации различных операций и процедур, упомянутые программные средства, во-первых, не позволяют формировать технический диагноз, содержащий вероятные место и причину возникновения неисправностей, а, во-вторых, требуют разработки дополнительного модельного представления аппаратуры и ее неисправностей, в то время как РКД содержит аналогичное и по форме исчерпывающие описание этих сведений в САПР.
В связи с этим, предлагается выполнить переход к автоматизированному формированию технического диагноза на основе модельного представления аппаратуры сложных технических комплексов и ее неисправностей в САПР.
В качестве основного информационного ресурса данного проекта целесообразно сформировать формализованную концептуальную диагностическую модель, исходные данные для которой могут быть извлечены из имеющихся электронных документов САПР Altium Designer, разработанных заводом-изготовителем изделий на этапе проектирования.
Система автоматизированного проектирования (САПР) Altium Designer предназначена для проектирования и выпуска рабочей проектной документации. Поскольку САПР Altium Designer предоставляет возможность создавать сложно-иерархические проекты, целесообразно разделять схемное представление на уровне блока, ячейки и отдельного компонента. Так, схемный проект проставляет собой совокупность схемных листов на разных уровнях иерархического представления. Схема блока, схемы ячеек являются принципиальными, так как показаны выводы различных элементов и с чем они соединяются. Но разница этих двух схем в том, что составляющие ячеек не указаны. Это связано с тем, что на уровне представления блока аппаратуры не имеет значения их наполнение.
Таким образом, для того, чтобы сформировать формализованную концептуальную модель радиоэлектронной аппаратуры комплекса средств автоматизации необходимо выполнить ряд действий:
- определение иерархических уровней, составляющих библиотеки компонентов, наполнение, необходимые свойства компонентов;
- создание библиотеки компонентов в Altium Designer;
- заполнение свойств для каждого компонента и его контактов;
- построение схемы с помощью библиотеки компонентов;
- определение цепей прохождения сигналов, функциональных возможностей.
Создание библиотеки в Altium Designer заключается в наполнении библиотеки компонентами, которые необходимы для создания листа схемы. Каждый компонент нуждается в различных представлениях: логический символ на схеме – условное графическое обозначение (УГО), посадочное место на плате, описание для моделирования и пр. Наличие всех этих представлений для каждого компонента необязательно, но необходимо наличие стартовой точки, которой в Altium Designer является логический символ УГО.
В связи с этим, разработчик определяет количество иерархических уровней, составляющие библиотеки компонентов, ее наполнение, необходимые свойства компонентов и т.д. Но, стоит иметь ввиду, что каждый компонент должен быть определён как минимум названием в схемной библиотеке.
В целях предупреждения возникновения ошибок при построении схем и отображении их в средствах информационной поддержки ОП необходимо составлять условно-графическое обозначение таким образом, чтобы основой компонентов являлись графические примитивы, а свойства каждого соединительного контакта компонента были уникальны в соответствии со спецификацией. Для того, чтобы разместить элемент, необходимо нажатием правой кнопки мыши выбрать нужный примитив.
Он может содержать выводы и графический символ в единственном или многосекционном виде, то есть составные компоненты, являющиеся совокупностью элементов, представляющие единое целое, но разнесенные на схеме.
Функционал Altium Designer позволяет создавать элементы, которые для удобства восприятия были разнесены в разные места, но сохранили целостность. Составными элементами можно считать порты ввода/вывода – разъемы, которые выполняют функции приема/передачи сигналов из других иерархических единиц. Все элементы могут быть размещены в любом схемном проекте.
Для построения схемы необходимо загрузить и подключить созданную библиотеку или выбрать из уже имеющихся библиотек, подключенных по умолчанию. Библиотека компонентов - файл, содержащий набор схемных компонентов. Компоненты можно использовать при построении схемного проекта, а также дополнительно использовать средства, предложенные САПР Altium: шины, соединительные линии для соединения отдельных элементов схемы. В ряде ситуаций, в которых необходим компонент, состоящий из набора частей, разнесённых по какой-либо причине на схеме, возникает необходимость создания так называемых составных компонентов. Для удобства проектирования в Altium Designer предусмотрено разнесение частей компонента и размещение их независимо друг от друга. Примером использования составных компонентов служит создание разъемных конструкций, необходимых для внутриблочных электрических соединений блоков РЭА.
Разработчику предоставляется доступ к свойствам выбранного компонента библиотеки. Существуют свойства компонента в целом и свойства контактов – точек соединения компонентов между компонентами.
Поскольку свойства элементов схемы могут различаться, заполнение необходимо производить, исходя из данных, определенных в соответствующих спецификациях. Такие документы позволяют определить требования, особенности создаваемой системы, иерархические уровни и т.д. Определенный набор свойств позволяет однозначно идентифицировать компонент для дальнейшего использования в средствах информационной поддержки. Необходимо заполнить свойства как отдельного компонента библиотеки, так и каждого соединительного контакта, который является разъемом для соединения элемента с другими элементами на схеме. Все вводимые в процессе работы над схемой в САПР значения представляют собой номинальные значения, отображающие лишь исправное состояние РЭА.
Для построения схемы необходимо загрузить и подключить созданную библиотеку или выбрать из уже созданных библиотек, подключенных по умолчанию. Все элементы библиотек можно использовать при построении схемы, а также дополнительно использовать средства, предложенные САПР Altium: шины, соединительные линии для соединения отдельных элементов схемы, которые представлены на верхней панели САПР при проектировании. Для приведения схемного фрагмента к формализованному виду необходимо использовать текстовые надписи, а также метки для однозначного определения соединительного контакта или части схемы.
Таким образом, разработчик получает возможность с помощью средств САПР Altium Designer проектировать необходимые схемные проекты.
В целях сокращения времени восстановления радиоэлектронной аппаратуры разработано программное средство – «Нимфея-1», которое может быть использовано для определения вероятных мест и причин возникновения неисправностей при восстановлении РЭА. Для работы с программой необходимо использовать ПГОМ, созданные ранее на основе ЭД и комплекта схем.
В результате анализа технической документации и типовых отказов изделия разработчик дополняет модель данными, имеющими непосредственное отношения к описанию с точки зрения предметной области: заполняет значения для контактов, отдельных элементов схемы – определяет лишь исправные состояния, а также заполняет отклонения от номинальных значений – для неисправного состояния аппаратуры. Разработчику достаточно с помощью правой кнопки мыши получить возможность наполнить все элементы данными в соответствии с эксплуатационной документацией и существующими спецификациями, определяющими иерархический уровень, тип объекта по отношению к системе и другие дополнительные свойства.
С помощью «Нимфея-1» можно создавать и редактировать цепи прохождения сигналов на схеме – последовательность контактов соединения для различных элементов схемы. В этом случае необходимой является информация о названии сигнала, проходящего последовательно через несколько элементов, а также информация о свойствах контактов для каждой точки этой цепи. Часть данной информации была сформирована разработчиком в результате работы с САПР Altium Designer. Разработчик, чтобы проверить правильность введенной информации, имеет возможность просмотреть введенные цепи сигналов посредством формирования запроса к программе на естественном языке.
Запросы необходимо формировать в качестве вопроса с использованием соответствующих вопросительных слов и признаков неисправности, – параметр объекта диагностирования, используемый в установленном порядке для определения технического состояния, которые однозначно характеризуют определенную неисправность, а при недостатке данных диагностирования, система переходит в диалоговый режим и требует дополнить запрос данными. Запрос можно вводить с помощью клавиатуры или с помощью голоса. Набор голосом значительно ускоряет обращение к системе и еще больше облегчает задачу разработчика в режиме заполнения данных.
Разработчик может определить, какую функцию выполняет данная аппаратура и с помощью каких параметров. Они могут быть как в «0» номинальном) значении, так и в других, отличающихся от номинального. Совокупность параметров однозначно определяет функцию. Определенный набор функций, в свою очередь, инициализирует портрет неисправностей. Разработчик определяет в запросе признаки неисправности, которые позволяют выявить характер и место неисправности в соответствии с определенными портретами.
В программе «Нимфея-1» разработчик может вводить составные запросы, представляющие собой совокупность диагностических признаков.
Таким образом, следует отметить, что документация, поставляемая заводами-изготовителями на определённую аппаратуру сложных технических комплексов, представляет собой огромное количество печатной информации (на бумаге или в электронном виде – перенесенные бумажные варианты). Чем сложнее диагностируемая система, тем сложнее процедура поиска диагностической информации в комплекте документации. Время, которое обслуживающий персонал тратит на отыскание неисправностей, играет важную роль. Чем ниже показатель времени, тем выше показатель технического использования. В случае нарушения работоспособности, время, затрачиваемое на диагностирование, должно быть минимальным. В связи с этим, можно определить целесообразность использования программы «Нимфея-1», которое позволит любому пользователю, независимо от уровня подготовки и знаний, отыскать причину и место возникшего отказа.