Методология обеспечения качества сложных систем автоматизации трудноформализуемых объектов и процессов с множеством целеобусловленных состояний тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, доктор технических наук Коршунов, Геннадий Иванович

• Коршунов, Геннадий Иванович
• доктор технических наук
• 2002

Оглавление диссертации доктор технических наук Коршунов, Геннадий Иванович

Оглавление

Принятые сокращения.

Введение.

Глава 1. Основы методологии решения проблемы качества сложных систем автоматизации.

1.1. Предпосылки развития теории качества применительно к сложным системам автоматизации.

1.2. Способы исследования и средства описания качества сложных систем автоматизации трудноформализуемых объектов и процессов.

1.3. Многоуровневое представление сложных систем автоматизации в проблемной области в задаче обеспечения качества.

1.3.1. Уровни представления сложной системы автоматизации в проблемной области.

1.3.2.Виды описаний и математические модели на выбранных уровнях представления.

1.3.3.Структурирование функции качества.

1.4. Локальность и базовые блоки во многоуровневом представлении СА.

1.5. Морфологические модели и методы формирования и выбора структур

СА и приборов в пространстве вариантов реализации.

1.5.1. Геометрическая интерпретация свойства локальности систем в морфологическом пространстве.

1.6. Морфологический анализ С А, представляемых многофункциональными элементами.

1.7. Результаты и выводы по 1 главе.

Глава 2. Теоретические основы обеспечения качества сложных систем с допустимой потерей качества.

2.1 Критерии и модели обеспечения качества сложных систем автоматизации.

2.1.1. Однокритериальные модели для оценки качества функционирования систем.

2.1.2. Многокритериальные модели для оценки качества функционирования систем.

2.1.3. Интерпретация критериев качества функционирования в терминах «эффект-затраты».

2.2. Базовые структуры сложных систем автоматизации.

2.3. Коэффициенты значимости элементов структуры системы в задаче обеспечения качества.

2.3.1. Математическая модель и метод определения коэффициентов значимости.

2.4. Результаты и выводы, по 2 главе.

Глава 3. Модели и методы обеспечения качества сложных систем автоматизации с дискретными фиксированными состояниями.

3.1. Модель структурной надежности и метод оценки качества сложных дискретных систем автоматизации на основе коэффициентов значимости элементов.

3.1.1. Дискретные системы без накопления нарушений.

3.1.2. Дискретные системы с накоплением нарушений.

3.1.3. Оценка качества систем с учетом взаимного влияния элементов внутри структуры.

3.2. Марковская модель функционирования системы без накопления нарушений.

3.3. Марковская модель функционирования системы с нарушениями.

3.4. Модель деградации структуры и метод оценки качества функционирования сложных дискретных систем при накоплении нарушений.

3.5. Результаты и выводы по главе 3.

Глава 4. Особенности методологии обеспечения качества сложных

СА аналитических процессов с непрерывным множеством состояний.

4.1. Виды аналитических сигналов и модели аналитических процессов.

4.2. Обеспечение качества сложных систем автоматизации в проблемных областях аналитической техники.

4.2.1. Системы автоматизации научных исследований.

4.2.2. Системы автоматизации аналитической аппаратуры для производственно-технологических процессов.

4.2.3. Автоматизация аналитических приборов и аппаратов в различных проблемных областях.

4.3. Создание и совершенствование новых информационных технологий в проблемной области.

4.4. Модели отладки и стратегии тестирования программных средств СА.

4.5. Результаты и выводы по 4 главе.

Глава 5. Обеспечение качества при автоматизации сложных систем и приборов по заданным по критериям.

5.1. Обеспечение качества АС телеуправления и телеметрического контроля параметров электрохимической защитой подземных металлических трубопроводов от коррозии.

5.1.1. Микропроцессорная система для определения уточненных значений поляризационного потенциала в задаче ЭХЗ ПМС.

5.1.2. Обеспечение робастности датчика первичной информации.

5.1.3. Выбор базовых структур источников тока для средств защиты ПМС от коррозии.

5.2. Базовая структура робастной ММПС для АСУ обогатительных фабрик.

5.2.1. Базовая структура микропроцессорной оптико-электронной системы распознавания люминесцирующих объектов.

5.2.2. Базовая структура отказоустойчивой многопроцессорной СА для

АСУ рентгенолюминесцентного обогащения руды.

5.2.3. Обеспечение робастности МПСА методами отказоустойчивости.

5.3. Базовые структуры электронных и МП СА аналитических аппаратов.

5.3.1. Базовые структуры средств автоматизации автоматических дифрактометров.

5.3.2. Технические средства автоматизации люминесцентных спектрофотометров (спектрофлуориметров).

5.3.3. Базовая структура микропроцессорной системы автоматизации планшетного фотометра для иммуноферментного анализа.

5.3.4. Базовая структура микропроцессорной системы анализатора ионов - рН-метра.

5.3.5. Базовый прибор для определения параметров коррозии в задаче определения коррозионного состояния и оценки эффективности средств ЭХЗ ПМС.

5.4. Результаты и выводы по 5 главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методология обеспечения качества сложных систем автоматизации трудноформализуемых объектов и процессов с множеством целеобусловленных состояний»

Актуальность проблемы. Автоматизированные системы управления (АСУ) и системы автоматизации (СА), используемые в важнейших отраслях науки и производства, относятся, как правило, к классу сложных систем. Обеспечение качества систем и автоматизация на их основе объектов и процессов в значительной степени определяют вытеснение энергоемких технологий информационными, развитие инструментальной среды проблемных областей (ПОБ) и имеют важное народнохозяйственное значение.

В процессе создания АСУ, СА и приборов в различных ПОБ имеют место научные и технические проблемы, связанные с обеспечением необходимых системных свойств - показателей качества.

Часть этих проблем состоит, в основном, в управлении качеством промышленной продукции. В этом направлении происходит интенсивное совершенствование нормативной базы, ориентированной на стандарты ISO 9000, создание и внедрение методов и средств контроля объектов. В процессе контроля проверяются отдельные параметры, и, как правило, на основе их сравнения с допуском объект квалифицируют как качественный. С другой стороны Г.Тагути был представлен класс объектов, качество которых описывается функцией потерь с принципиально новых позиций, а методы допускового контроля оказываются для них экономически неэффективными.

Другая часть проблем обеспечения качества ориентирована на класс объектов, обладающих признаками сложных систем. Сложные системы автоматизации объектов и процессов трудно поддаются формализации как на этапах проектирования, так и при функционировании в процессе эксплуатации. В этом случае необходимо использовать такие методы, которые позволяют не только определить нахождение каждого из параметров в поле допуска, но и дать оценку системного свойства сложной системы, отличающего ее от простой. Это направление первоначально появилось в теориях сложных систем, исследования операций и получило развитие в теории надежности для систем с накоплением нарушений и отказоустойчивых систем. В дальнейшем объектами изучения стали свойства робастности сложных систем и робастное проектирование.

Сложные системы, рассматриваемые в диссертации, с точки зрения разрабатываемой методологии условно представлены двумя достаточно большими классами объектов и процессов: с дискретными фиксируемыми состояниями и с непрерывным множеством состояний. К первым относятся, например, дискретные автоматы, микропроцессорные (МП) системы, промышленные контроллеры, системы автоматизации технологических процессов в промышленности и в городском хозяйстве. Ко вторым относятся аналитические системы, аппараты и приборы, предназначенные для количественного и качественного анализа.

Автор предлагает разработанные методологические и теоретические основы обеспечения качества сложных систем автоматизации. Эффективность такого подхода достигается, достаточно полным анализом жизненного цикла СА путем их многоуровневого представления, структурирования описания, декомпозицией оптимизационных и информационных моделей, и применением системы взаимосвязанных понятий «критерий качества - базовая структура - коэффициент значимости элемента структуры» для формирования и выбора вариантов на каждом уровне.

Для сложных дискретных систем с фиксируемыми состояниями предложенный подход к обеспечению качества позволяет на основе матричных моделей структуры и марковских моделей поведения учитывать накопление нарушений и оценивать степень деградации структуры, обеспечивать их робастность методами отказоустойчивости. Полученные оценки отказоустойчивости многоконтроллерных систем позволяют почти оптимально решать задачи распределения ресурса при проектировании и эксплуатации.

Для сложных аналитических систем с непрерывным множеством состояний предложенный подход к обеспечению качества позволяет на основе многоуровневого представления создавать в данной проблемной области системы и приборы с заданными системными свойствами.

Все вышеизложенное обосновывает актуальность рассматриваемой в диссертации проблемы разработки методологических и теоретических основ и инженерных методик обеспечения качества сложных систем автоматизации объектов и процессов с множеством фиксируемых и непрерывных состояний, создания робастных систем автоматизации, а также аналитических систем и приборов с заданными показателями качества для различных проблемных областей.

Цель работы и задачи исследования. Цель работы - разработка методологических и теоретических основ решения проблемы обеспечения качества сложных систем автоматизации трудноформализуемых объектов и процессов с множеством целеобусловленных состояний.

Для достижения поставленной цели определены, сформулированы и решены следующие задачи:

- разработка методологии формирования и выбора вариантов сложных систем автоматизации на основе декомпозиции целевых, оптимизационных и информационных моделей, развития структурных и морфологических методов;

- разработка теоретических основ обеспечения качества сложных систем -основных понятий, иерархии описаний и математических моделей сложных систем автоматизации трудноформализуемых объектов и процессов;

- разработка методов обеспечения качества сложных дискретных систем с отказами, обеспечение их робастности средствами отказоустойчивости и учета накопления нарушений в элементах структуры в процессе ее деградации;

- разработка методов обеспечения качества сложных аналитических и технологических автоматизированных систем с непрерывным множеством состояний для различных проблемных областей на основе многоуровневого представления трудноформализуемых объектов и процессов.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использован математический аппарат теории систем, теории исследования операций, теории вероятностей, теории надежности, комбинаторного анализа, интегрального и дифференциального исчисления.

Научная новизна. Для достаточно широкого круга задач автоматизации предложены:

1. Основы методологии обеспечения качества сложных С А, включающие: систему понятий - интегральный критерий качества (ИКК), базовые структуры, коэффициенты значимости элементов структур, определение сложной системы с допустимой потерей качества; многоуровневое представление сложных СА и декомпозицию их целевых, оптимизационных и информационных моделей, структурирование функции качества (СФК), многоэтапное представление процесса автоматизации; выделение локальных систем и базовых блоков; уточненные с позиций принципов оптимальности и равновесности понятия базовых точек и базовых структур в морфологическом пространстве реализации для выбора близких к оптимальным вариантов; развитие морфологических методов и моделей формирования и выбора структур СА и приборов в задаче вариантного синтеза на случай многофункционального элемента с произвольным числом функций.

2. Критериальные формы ИКК на основе коэффициентов значимости, модели и методы выбора базовых (функционально-необходимых - ФНС и функционально-достаточных - ФДС) структур. Показано, что совокупность взаимосвязанных понятий (ИКК, базовые - ФНС и ФДС- структуры, коэффициенты значимости элементов) достаточна для формирования и решения задач обеспечения качества сложных СА. Предложена математическая модель и методы определения коэффициентов значимости элементов структуры, обеспечивающие их интерпретацию для различных технических и экономических приложений.

3. Условия использования одно- и многокритериальных моделей и критериев окончательного выбора, позволяющих оценивать эффект на выходе сложных систем, в общем случае - в условиях ее деградации. Предложен критерий качества целевого функционирования в виде обобщенной монотонной функции на базе монотонно-возрастающих, неубывающих или постоянных функций и в терминах «эффект - затраты». Обоснована применимость аддитивных и аддитивно-мультипликативных критериальных функций на основе коэффициентов значимости для оценки ИКК разных типов структур.

4. Необходимые и достаточные условия создания базовых (ФНС и ФДС) структур СА и приборов. Показано, что необходимые условия состоят в том, что множество оптимальных базовых структур определяется пересечением всех множеств базовых структур, где достигнуты, по крайней мере, минимально допустимые значения наибольшего числа К из всех показателей качества, равного во всех множествах; при этом в каждом из множеств критерий окончательного выбора достигает максимума. Условие достаточности состоит во введении и распределении в структуре СА такого ресурса избыточности, который обеспечивает получение близкой к оптимальной структуры при выполнении ограничений. Формирование и выбор вариантов структур производится в окрестности базовой точки морфологического пространства, представляющего СА.

5. Модель и метод определения коэффициентов значимости элементов дискретных СА, позволяющие описывать структурные свойства СА, вероятности входных состояний при функционировании как без накопления, так и при накоплении нарушений; ИКК для дискретных систем на основе коэффициентов значимости.

6. Модель структуры и процесса функционирования дискретной С А, представленного марковскими цепями, позволяющие учитывать вид структуры, состояния, через которые проходит СА, а также процесс накопления нарушений. Модель деградации структуры при накоплении нарушений, метод и алгоритм оценки ИКК, учитывающие все изменения, вызванные нарушением в каком-либо элементе. Модели и методы обеспечения качества и распределения в структуре СА ресурса избыточности, достаточного для получения системы, близкой к оптимальной.

7. Методология обеспечения качества СА сложных аналитических систем с непрерывным множеством состояний, включающая их многоуровневое представление, формализацию описаний на выбранных уровнях, формирование и выбор вариантов реализации. Формализация первичных трудноформализуемых аналитических процессов достигается отображением их информационных моделей на модели последующих уровней представления.

8. Математическая модель для оценки ИКК базовой структуры многопроцессорной системы, где свойство робастности обеспечено методами отказоустойчивости. Рассмотрена система, состоящая из N = 2к + 1 блоков, где допустимое снижение ИКК и достижение отказоустойчивости обусловлены тем, что каждый исправный блок способен выполнять функции не более чем 2-х блоков и один любой блок выполняет общие системные функции. Получены аналитические выражения и исследованы зависимости показателей ИКК системы с произвольным числом блоков от вероятности безотказной работы (ВБР) одного блока, зависимости относительного выигрыша по ВБР и по средней наработке на отказ по отношению к структуре с независимыми блоками. Рассмотрен общий случай структурной реконфигурации отказоустойчивой системы и получены аналитические выражения оценок ИКК.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы нашли практическое применение при разработке, производстве и внедрении АСУ, СА и приборов:

- в автоматизированной системе телеуправления и телеметрии и новой информационной технологии для тепловых сетей и систем, созданных в ООО

Программируемые аналитические технические системы (ПАНТЕС)" по программе развития новой техники и технологии ГУП "ТЭК - Санкт-Петербург";

- при создании и внедрении аналитических приборов и прибора для определения параметров коррозии теплотрасс и трубопроводов различного назначения в ООО "ПАНТЕС".

-в автоматизированных системах телеуправления и диспетчеризации жилищного хозяйства, созданных ЗАО "НИИКБ "ТРС" по плану развития городского хозяйства С-Петербурга;

- при разработке и производстве приборов и промышленных контроллеров в ООО "НПФ "ТОРЕКС";

- при разработке проектов и создании энергетических и информационных сетей и систем ЗАО "АСТРУМ".

В диссертационной работе нашли отражение результаты научно-технической деятельности автора по разработке концепций и методологии автоматизации, созданию аппаратно-программных средств и систем автоматизации приборов и промышленных аппаратов по приборным направлениям ЛНПО «Буревестник», выполненных в соответствии с отраслевыми программами Минприбора и постановлениями ГКНТ СССР.

Апробация работы. Основные результаты выполненных исследований докладывались автором на международных конференциях и симпозиуме:

Sixth Symposium on Microcomputer and Microprocessor Applications, Proceedings 17-19 October, 1989, Budapest, Hungary;

International Conference on Informatics and Control, Proceedings June 9-13, 1997, St. Petersburg, Russia; на международной НПК «Будущее России - социально-экономический и экологический аспекты», материалы конференции 7-9 апреля 1998, СПбГТУ, Санкт-Петербург.,

14 на международной НТК «Системные проблемы надежности, математического моделирования и информационных технологий» 2-11 августа 1998, р.Сочи; на семинарах ЛДНТП:

Прогрессивные методы химического анализа объектов окружающей среды», материалы семинара 19-20 января 1989 г.,

Отказоустойчивость и живучесть аппаратуры и программного обеспечения вычислительных машин, систем и сетей в процессе их разработки и эксплуатации», материалы семинара 23-24 декабря 1991 г., на заседаниях кафедры Конструирования и управления качеством радиоэлектронной аппаратуры СПбГУАП в 2001 г.

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 47 научно-технических изданиях, в том числе 4 монографиях, 27 статьях, 12 докладах на научных конференциях, в 4 отчетах по НИР.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав,

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Коршунов, Геннадий Иванович

Заключение

Постоянное развитие и совершенствование СА и приборов, возрастание их сложности предъявляют повышенные требования к процессу создания и использования методологии обеспечения качества для различных классов систем на всех этапах жизненного цикла.

В диссертационной работе разработаны методологические и теоретические основы решения крупной научно-технической проблемы - обеспечения качества сложных систем автоматизации трудноформализуемых объектов и процессов с множеством целеобусловленных состояний.

В диссертационной работе получены следующие основные научные и практические результаты.

1. Предложено в основу методологии обеспечения качества сложных СА включить

- совокупность взаимосвязанных понятий и характеристик, включающую интегральный критерий качества (ИКК), базовые (ФНС и ФДС) структуры, коэффициенты значимости элементов;

- многоуровневое представление сложных СА в проблемной области (ПОБ);

- модели СА объектов и процессов с множествами фиксированных и непрерывных состояний;

- выделение локальных систем и базовых блоков;

- использование и развитие морфологических моделей и методов выбора структур С А и приборов в пространстве вариантов реализации.

2. Предложено многоуровневое представление сложной СА в ПОБ, которое

- характеризует уровни ПОБ как объекты для последующей автоматизации;

- последовательно представляет системы автоматизации от этапа постановки задачи до выбранного уровня реализации;

- представляет последовательное структурирование функции качества от требований заказчика - к потребительским свойствам - к инженерным параметрам продукции - к инженерным параметрам деталей - к инженерным параметрам компонентов деталей.

3. Предложены уточненные с позиций принципов оптимальности и равновесности понятия базовых точек и базовых структур в пространстве реализации, применимых для выбора и обеспечения качества СА.

4. Метод морфологического анализа в задаче вариантного синтеза эффективных СА развит на случай многофункционального элемента с произвольным числом функций.

5. На основе анализа аддитивных и аддитивно-мультипликативных критериальных функций обоснована их применимость для оценки ИКК структур типа «основное соединение», многоканальных систем со сложением функций каналов и сложных систем с произвольной структурой.

6. Проанализированы формы критериев окончательного выбора в задаче оценки качества целевого функционирования и предложен критерий в виде обобщенной монотонной функции на базе монотонно-возрастающих, неубывающих или постоянных функций и интегральный критерий качества в терминах «эффект - затраты».

7. Сформулированы необходимые и достаточные условия создания базовых (ФНС и ФДС) структур СА и приборов.

8. Сформулировано определение коэффициента значимости элемента структуры и предложена его математическая модель.

9. Разработана модель трудноформализуемой сложной СА с множеством дискретных состояний, основанная на представлении процесса ее функционирования марковской цепью. Это позволяет учитывать вид реализованной структуры, состояния, через которые СА проходит в процессе функционирования, а также формализовать процесс накопления нарушений.

10. Разработана методология определения коэффициентов значимости элементов структуры СА и критериев ИКК для случаев комбинационных и конечных автоматов при функционировании без накопления и при накоплении нарушений.

11. Разработана модель деградации структуры дискретных С А при накоплении нарушений, метод и алгоритм оценки ИКК, учитывающие все изменения, вызванные нарушением в каком-либо элементе.

12. Предложена методология обеспечения качества С А сложных аналитических систем с непрерывным множеством состояний, включающая их многоуровневое представление, формализацию описаний на выбранных уровнях, формирование и выбор вариантов реализации.

13. Показано, что первичные физические, химические или физико-химические процессы являются, как правило, трудноформализуемыми, в одних случаях могут не иметь аналитического описания (имеют только на уровне причинно-следственных связей или задаются статистически), в других -обладают существенными нелинейностями. Формализация первичных аналитических процессов достигается отображением их первичных информационных моделей на модели последующих уровней представления.

14. Предложена математическая модель отладки ПС МП на основе систем неоднородных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами, решения которых определяют стратегии тестирования в условиях оптимизации ПС по надежности и времени отладки. В качестве стратегий приняты тестирование до получения одного или заданного количества отказов с последующим их устранением, а также тестирование отдельных программных модулей и логических ветвей. Прогнозирование времени отладки в соответствии с выбранной стратегией, полученное в виде решения дифференциального уравнения, позволило получить усредненные оценки поведения процесса отладки. Показано, что реальные параметры процесса отладки согласуются с результатами, полученными с помощью моделирования.

15. На примере ПОБ ЭХЗ ПМС использована методология обеспечения качества сложных систем автоматизации, сформулированы задачи для создания АСУ эксплуатации ЭХЗ ПМС:

- формирование трехуровневой информационной АСУ и выбор технических средств для ее реализации;

- представление структуры и процессов в ПОБ ПМС ЭХЗ с использованием модели АСУ; переход к технологии обслуживания объектов, когда все решения принимаются ЛПР - оператором центра (или промежуточных пунктов) на основе имеющейся в компьютере АСУ информации;

- создание и совершенствовании новых информационных технологий в АСУ для ПОБ ПМС ЭХЗ;

- локализация функций, выделение базовых блоков и модульное построение технических средств; автоматизация как процесса регулирования поляризационного потенциала, так и сбора параметров на центральный компьютер;

- реализация новых методов, приборов, робастных и отказоустойчивых средств ЭХЗ;

- создание методов и приборов для определения коррозионного состояния и оценки эффективности средств ЭХЗ ПМС.

Совмещение уровней представления информации в задаче ЭХЗ трубопроводов с помощью АС телеметрии и компьютерной обработки позволяет создать новый развиваемый класс систем.

16. Разработана математическая модель для оценки ИКК базовой структуры многопроцессорной системы, где свойства робастности обеспечены методами отказоустойчивости. Рассмотрена система, состоящая из N = 2к + 1 блоков, где допустимое снижение ИКК и достижение отказоустойчивости обусловлены тем, что каждый исправный блок способен выполнять функции не более чем 2-х блоков и один любой блок выполняет общие системные функции.

17. Получены аналитические выражения и исследованы зависимости показателей ИКК отказоустойчивой робастной системы с произвольным числом блоков от вероятности безотказной работы (ВБР) одного блока, зависимости относительного выигрыша по ВБР и по средней наработке на отказ по отношению к структуре с независимыми блоками. Рассмотрен общий случай структурной реконфигурации отказоустойчивой системы и получены аналитические выражения оценок ИКК, когда в системе, состоящей из N блоков, каждый из блоков может выполнять функции от одного до к==Ы-1 блоков.

18. Разработаны и внедрены

- аппаратно-программный комплекс телеметрического контроля (КТК), который является функционально-необходимой структурой создаваемой АСУ для ПОБ ЭХЗ ПМС;

- базовый прибор для определения коррозионного состояния и оценки эффективности средств ЭХЗ ПМС; планшетный фотометр для иммуноферментного анализа с микропроцессорной системой автоматизации;

- анализатор ионов - рН-метр на базе МП контроллера,

- приборы и средства автоматизации для производственно-технологических систем.

Кроме того, получены следующие конкретные сопутствующие результаты:

1. Показано, что философской основой новых идей в теории качества служат предложенное Кантом разграничение объективной реальности ("вещь в себе") и каждое восприятие объекта познания ("вещь для нас"), и сложные системы могут оставаться "вещью в себе", так как их поведение представляется бесконечным многообразием, а для потребителя они представляются "вещью для нас" только в рамках принятого ограниченного набора показателей качества.

2. На основании введенных понятий ИКК, коэффициента значимости элементов структуры, базовых структур в применении к сложным системам предложено определение сложных систем с допустимой потерей качества.

3. Определены условия использования одно- и многокритериальных моделей и критериев окончательного выбора для оценки сложных систем по интегральному критерию качества.

4. Реализация и автоматизация аналитических процессов в случаях исследовательской установки, технологического процесса и аналитического прибора отличается выбором диапазонов аналитического сигнала, сигнала возбуждения и параметра развертки.

5. Предложенная модель создания и совершенствования новых информационных технологий в проблемных областях обеспечивает повышение эффективности перспективной технологии и переход к почти оптимальным ее вариантам путем совершенствования программы, алгоритмов обработки данных и процессов интерпретации полученных результатов с участием ЛПР без радикального изменения аппаратной части.

6. Предложенные модели отладки комплексов ПС СА на основе марковской цепи и полумарковского процесса позволяют прогнозировать значения критерия качества, включающего время отладки, количество обнаруженных ошибок и распределение времени между их обнаружениями. Это обеспечивает выбор стратегии отладки. Апробирование методики при отладке комплекса ПС позволила оценить первоначальное количество ошибок и определить среднее время, необходимое для отладки. Вероятностные характеристики надежности программного обеспечения позволили установить моменты времени в процессе отладки, в которые необходимо было изменить стратегию поиска неисправностей, что обеспечило сокращение срока отладки на 20-30 %.

7. Разработаны и реализованы базовые структуры

- локальной микропроцессорной системы с робастным датчиком первичной информации для сбора данных, измерения поляризационного потенциала и обеспечения работы с каналами связи в смешанных средах приемо-передачи;

- модульных отказоустойчивых источников постоянного тока для нового поколения ТСКЗ;

- средств автоматизации автоматических дифрактометров; технических средства автоматизации люминесцентных спектро фотом етров;

268

- микропроцессорной системы автоматизации планшетного фотометра для иммуноферментного анализа;

- микропроцессорной системы анализатора ионов - рН-метра; микропроцессорной оптико-электронной системы распознавания люминесцирующих объектов.

8. В результате внедрения на предприятиях и в учреждениях элементов методологии обеспечения качества сложных СА, изложенной в диссертационной работе, повышена производительность труда, надежность систем, получена новая уточненная информация и другие виды полезного эффекта. Изложенный в диссертационной работе материал экспериментально проверен на практике при разработке АСУ, С А, аппаратуры и приборов различного назначения. Все результаты подтверждены актами внедрения, приведенными в приложениях.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Коршунов, Геннадий Иванович, 2002 год

1. Абалтусов В.Н., Каплун Е.П., Коршунов Г.И., Матросов В.А., Федосеев A.M. Установка для научных исследований в медико-биологическом эксперименте. Тезисы НТК «Научприбор-СЭВ-78», М., 1978.

2. Акофф Р., Эмери Ф. О целеустремленных системах. М., Советское радио, 1974.

3. АИЕМ. 201113.001 ТО. Фотометр планшетный для иммунологических анализов ФП- 101 .СПб. 1994.

4. Атанов А.Н., Глутценкова Г.Ф. и др. Приборы и средства автоматизации. Каталог. Сер. 10. Экологически чистые технологии, оборудование; средства контроля, измерения, автоматизации. М., 1991.

5. Адлер Ю.П., Шпер В. Л. Концепция «шесть сигм». Методы менеджмента качества. Октябрь. М., 2000.

6. Барлоу Р., Прошан Ф. Математическая теория надежности. М., Советское радио, 1969.

7. Бар Р. Язык Ада в проектировании систем. М., Мир, 1988.

8. Белый О.В., Копанев A.A., Попов С.С. Системология и информационные системы. СПб., СПГУВК., 1999.

9. Берзин Е.А. Оптимальное распределение ресурса и элементы синтеза систем.М., Советское радио. 1974.

10. Борисов В.И. Проблемы векторной оптимизации. В кн.Исследование операций. Методологические аспекты. М., Наука, 1972.

11. И. Бусленко Н.П., Калашников В.В., Коваленко И.Н. Лекции по теории сложных систем. М., Наука, 1982.

12. Варжапетян А.Г., Глущенко В.В. Системы управления. Исследование и компьютерное проектирование. М., Вузовская книга. 2000.

13. Варжапетян А.Г., Коршунов Г.И. Обеспечение качества технических средств автоматизации. «Машиностроение» ЛО, Л., 1981,192 с.

14. Варжапетян А.Г., Коршунов Г.И. Обеспечение качества технических средств на основе базовых структур. Сб. «Оценка характеристик качества сложных систем и системный анализ», АН СССР, М., 1978, с. 121-124.

15. Варжапетян А.Г., Коршунов Г.И., Наделяев М.А., Рубинович H.A., Ткачев В.И. Автоматизация контроля параметров водной среды. «Судостроение», Л., 1988, 232 с.

16. Варжапетян А.Г., Коршунов Г.И. и др. Системы управления. Инжиниринг качества. «Вузовская книга», М., 2001, 310 с.

17. Варжапетян А.Г., Коршунов Г.И., Туниманов Г.А. Информационная надежность систем управления автономными сложными аппаратами. В сб. «Человек-машина на морских судах», Л., Судостроение, 1974.

18. Варжапетян А.Г., Коршунов Г.И. Идентификация коэффициентов значимости элементов структуры комбинационных автоматов. Автоматика и вычислительная техника, N1, АН ЛаССР, Рига, «Зинатне», 1975, с.25-28.

19. Варжапетян А.Г., Евграфов A.A., Коршунов Г.И. и др. Об эффективности выбора базовых структур средств автоматизации, реализуемых на микропроцессорах. Электронная техника, сер.8, Л., 1981, вып.6, стр.24-28.

20. Варжапетян А.Г., Вальберг А.Б., Коршунов Г.И. О модели отладки и стратегиях тестирования программных средств микропроцессоров. Автоматика и вычислительная техника, N1, АН JlaCCP, Рига, «Зинатне», 1984, с.72-76.

21. Варжапетян А.Г., Коршунов Г.И., Туниманов Г.А. Марковский метод идентификации конечного автомата в задаче исследования надежности. Сб. Надежность средств связи, Киев, «Техника», 1976, с.28-31.

22. Варжапетян А.Г., Коршунов Г.И. Уточненная модель деградации структуры и метод анализа качества функционирования дискретных автоматов. Электронная техника, сер.8, Л., 1977, вып.6, стр.28-33.

23. Варжапетян А.Г., Коршунов Г.И., Коршунов И.Г. Методы и критерии управления качеством технических систем в пространстве выбора вариантов. Труды Санкт-Петербургской инженерной академии, вып.1, СПб, 1996, с.53-56.

24. Варжапетян А.Г., Коршунов Г.И., Киселев Д.В., Хабузов В.А. Источники тока для антикоррозионных установок нового поколения. Петербургский журнал электроники N3, СПб, 1997, с.57-61.

25. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М., Наука, 1969.

26. Вирт Н. Структуры данных и алгоритмы. В сб. Современный компьютер. М., Мир, 1986.

27. Вихров Н.М., Гаскаров Д.В., Грищенков A.A., Шнуренко A.A. Управление и оптимизация производственно-технологических процессов. СПб., Энергоатомиздат, 1995.

28. Владимирцев A.B., Шеханов Ю.Ф. Принцип постоянного улучшения в проектах MC ИСО серии 9000:2000. Методы менеджмента качества. Октябрь. М., 2000.

29. Воробьев H.H. Принцип оптимальности Нэша для общих арбитражных схем. В кн.: Теоретико-игровые вопросы принятия решений. Л., Наука, 1978.

30. Гаскаров Д.В., Истомин Е.П., Кутузов О.И. Сетевые модели распределенных автоматизированных систем. СПб., Энергоатомиздат, 1998.

31. Гвардейцев М.И., Морозов В.П., Розенберг В.Я. Специальное математическое обеспечение управления. М., Советсткое радио, 1978.

32. Глудкин О.П. и др. Всеобщее управление качеством. Учебник для вузов. М., Радио и связь, 1999.

33. Гольдин Б.М., Коршунов Г.И., Туниманов Г.А. О достоверности функционального контроля технических объектов. Вопросы судостроения. Сер. Общетехническая, 1977, вып.27.

34. Гомоюнов К.К. Совершенствование преподавания технических дисциплин. Л., ЛГУ, 1983.

35. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. -М., ГИ Физмат литературы, 1963. 1100 с.

36. Гриценко В.И. Информационные технологии в научных исследованиях. Киев, Наукова Думка, 1989, 235 с.

37. Денисов A.A., Колесников Д.Н. Теория больших систем управления. Л., Энергоиздат, 1982.

38. Диденко К.И. Проектирование агрегатных комплексов технических средств для АСУ ТП. М., Энергоатомиздат, 1984.

39. Дракин В.И. и др. Общение конечных пользователей с системами обработки данных. М., Радио и связь, 1988.

40. Дружинин В.В., Конторов Д.С. Системотехника. М., Радио и связь,1985.

41. Дубов Ю.А., Травкин С.И., Якимец В.Н. Многокритериальные модели формирования и выбора вариантов систем. М., Наука, 1986.

42. Египко В.М., Зинченко В.П. Методология проектирования инструментальных средств АСНИ. Киев, Наукова Думка, 1991.

43. Египко В.М. и др. Процедуры и методы проектирования АСНИ. Киев, Наукова Думка, 1982.

44. Египко В.М. и др. Системы автоматизации экспериментальных исследований в аэродинамических трубах. Киев, Наукова Думка, 1990.

45. Емельянов С.В., Ларичев О.И. Многокритериальные методы принятия решений. М., Знание, 1985.

46. ИГЕШ 414318.001 ПС. рН-метр АНАЛИЗАТОР ИОНОВ модель 1.Паспорт. СПб, 1993.

47. ИСО/ОПМС 9000: 2000 Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь,

48. Кант И. Пролегомены. ОГИЗ, М., 1934.

49. Кант И. Критика чистого разума. Т.З. Сочинения в 6 томах. М., 19631966.

50. Киселев В.Г. Информационное и технологическое обеспечение электрохимической защиты трубопроводов. СПб, СПГУВК, 1999.

51. Киселев В.Г., Коршунов Г.И. Технико-экономические и экологические проблемы городских трубопроводных систем. Труды международной НПК «Будущее России социально-экономический и экологический аспекты», СПбГТУ, СПб, 1998, с.139-141.

52. Киселев В.Г., Коршунов Г.И. Комплекс телеметрического контроля работы установок электрохимической (катодной) защиты КТК-1. Монтажные и специальные работы в строительстве. N3, 1999, с. 27-31.

53. Копанев А. .А. Информационное и техническое обеспечение тренажерных комплексов. Спб, СПбГУВК, 1998.

54. Копанев А. .А., Попов С. А., Францев Р.Э. Управление и информационное обеспечение транспортных систем. В сб.»Управление транспортными системами», СПб, СПбГУВК, 1997.

55. Коршунов Г.И. и др. Устройство формирования серий прямоугольных импульсов. Авторское свидетельство N 73813 с приоритетом от 27.04.72.

56. Коршунов Г.И. и др. Устройство автоматической регулировки чувствительности фотоэлектронного умножителя. Авторское свидетельство N 427352 с приоритетом от 28.02.72.

57. Коршунов Г.И. Метод оценки структурной надежности комбинационных автоматов на основе коэффициентов значимости. Морское приборостроение. Сер.УН, вып. 1, Л., 1973.

58. Коршунов Г.И., Туниманов Г. А. Метод оценки структурной надежности комбинационных автоматов при возможности накопления нарушений. Морское приборостроение. Сер.УИ, вып. 1, Л., 1973.

59. Коршунов Г.И., Ковалев Ю.И., Туниманов Г.А. Методы оценки надежности многоканальных систем управления. Повышение качества и надежности промышленных изделий, материалы к 6 НПК, ЛДНТП, Л., 1975, с.25-28.

60. Коршунов Г.И., Туниманов Г.А. Методика анализа сложных дискретных систем обработки информации. Труды ЦНИИ им. Академика А.Н.Крылова, вып. 103, Л., 1976.

61. Коршунов Г.И. Об анализе качества систем диагностирования. Вопросы технической диагностики. Ростов/Дону, РИСИ, 1978, с.26-33.

62. Коршунов Г.И., Корнеева Э.А., Наделяев М.А., Пинхасик Н.Е., Рубинович И.А. О задачах и технических средствах обработки информации в спектрофлуориметрах. Приборы и системы управления, N1, 1984.

63. Коршунов Г.И., Наделяев М.А., Рубинович И.А., Ткачев В.И. Аппаратура для автоматизации контроля параметров водной среды. Прогрессивные методы анализа объектов окружающей среды. Материалы семинара. ЛДНТП., Л., 1985, с.63-66.

64. Коршунов И.Г. Исследование и разработка устройств первичной информации автоматизированных систем телеметрического контроля городских инженерных сетей. Автореферат кандидатской диссертации. СПб, СП ГУ В К, 1999.

65. Леонтьев В.К. Одна теорема о монотонных функциях. В сб. «Дискретный анализ», СО АН СССР, Новосибирск, 1974.

66. Методология функционального моделирования ICAM DEFINITION (IDEF). Русская редакция стандарта. Изд. фирмы " Метатехнология 1993.

67. Михалевич B.C., Волкович В.Л. Вычислительные методы исследования и проектирования сложных систем. М.: Паука, 1982 - 266с.

68. Мозгалевский A.B., Гаскаров Д.В. Техническая диагностика. М.: Высшая школа, 1974 - 207с.

69. Мясников Ю.Г., Коршунов Г. И., Ткачев В. И. Автоматический рентгеновский дифрактометр для определения остаточных напряжений в металлах. Заводская лаборатория, N 9, 1986.

70. Несвижский Ю.Б.,.Брусенцов К.А., Коршунов Г.И., Лаюпгка В.В. Алгоритмы и структуры повышения эффективности радиопередатчиков. Петербургский журнал электроники N3, СПб,1999, с.85-90.

71. Новицкий П.В., Зограф PI.А. Оценка погрешностей результатов измерений. Л., Энергоатомиздат, 1985.

72. Овчинников В.Н. Организация передачи информации в АСУ. М., Энергия, 1974.

73. Определение остаточного ресурса работы трубопровода теплосети. ВНАТЕКО.Л., Энергонадзоринформ N 4, 2001.

74. Отчет по НИР «Исследование принципов построения и проектирования автоматизированных систем управления экспериментальными исследованиями». Л., ЛНПО «Буревестник», 1979, Г.р. N 80056932, арх. N 3440.

75. Отчет по НИР «Координация, научно-техническое и методическое руководство работами по созданию приборов для научных исследований на принципах унификации, агрегатирования и стандартизации». Л., ЛНПО «Буревестник», 1979, Г.р. N 80002005, арх. N 3256.

76. Отчет по НИР «Исследование аппаратуры для контроля в условиях серийного производства встраиваемых МП устройств по профилю ЛНПО «Буревестник» Л., ЛНПО «Буревестник», 1984, Г.р. N 01830064601, арх. N 102830063914.

77. Отчет по НИР «Поиск новых технических решений люминесцентных сепараторов». Л., ЛНПО «Буревестник», 1986, Г.р. N 80068785, арх. N 102830066234.

78. Пименов В.Я. Анализ принципов принятия решений в условиях неполной информированности. Автоматика и телемеханика. N 1. 1983.

79. Подиновский В.В., Гаврилов В.М. Оптимизация по последовательно применяемым критериям. М., Советсткое радио, 1975.

80. Рейзин Б.Л., Стрижевский И.В., Шевелев Ф.А. Коррозия и защита коммунальных водопроводов.М., Стройиздат, 1979.

81. Рубак В.Я. и др. Системное проектирование АСУ. Киев, Техника,1983.

82. Сачков В.Н. Введение в комбинаторные методы дискретной математики. М., Наука, 1982.

83. Скурихин В.И. и др. Информационные технологии в испытаниях сложных объектов: методы и средства. Киев, Наукова думка, 1990.

84. Смирнов A.C. Теория, проектирование и эксплуатация корабельных телемеханических систем. Часть 1. JI., 1979.

85. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. М., Высшая школа, 1985.

86. Современное состояние и тенденции развития ионометрической аппаратуры для биохимических исследований. Приборы, средства автоматизации и системы управления. ТС-4 «Аналитические приборы и приборы для научных исследований».М., 1984.

87. Стрижевский И.В., Сурис М.А. Защита подземных теплопроводов от коррозии.М., Энергоатомиздат, 1983.

88. Сулливан Д. В сб. Вперед к качеству. Изд. Пензенского университета. N1, 1999.

89. Управление производством. (Рекомендации). Японский центр производительности для социально-экономического развития. Токио. 2000.

90. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. М., Мир, т. 1,11, 1967.

91. Чарыков А.К. Математическая обработка результатов химического эксперимента. JL, Химия, 1984, 168 с.

92. Энциклопедический словарь предпринимателя.

93. Ю-Чжен Лю, Гибсон Г. Микропроцессоры семейства 8086/8088. М., Радио и связь, 1987.99. IEEE Standart Dictionary.

94. Varzhapetjan A.G., Korshunov G.I. The information and control systems quality estimation with Taguchi method application. Proceedings of International Conference on Informatics and Control, June 9-13, 1997, St.Petersburg, Russia, p.848-850.278

95. Varzhapetjan A.G., Korshunov G.I., Nadeljaev M.A. On Choosing mP systems basic structures for apparatuses automatisation. Proceedings of Sixth on Microcomputer and Microprocessor Applications, 17-19 October, 1989, Budapest, Hungary, p.415-417.

96. Kalinchuk V.I., Korshunov G.I. The optical-electronic lumenescence system for minerals recognition. Proceedings of International Conference on the optical-electronic system. Sophie. Bulgaria. 1989.

97. Kiselev V.G., Korshunov G.I. Quality control levels of cathod protection systems of the underground constructions against corrosion. Proceedings of International Conference on Informatics and Control, June 9-13, 1997, St.Petersburg, Russia, p.845-847.

98. Korshunov G.I. Basic structures application for increasing technical systems quality. Proceedings of International Conference on Informatics and Control. June 9-13, 1997, St.Petersburg, Russia, p.841-844.

99. Taguchi G., Yuin Wu. Introduction to Off-Line Quality control. Nogoya, Japan. Central Japan Quality Control Association. - 1980

100. Акт о внедрении результатов диссертационной работы Геннадия Ивановича Коршунова

101. Результаты работы были внедреньцгои выполнении ОКР и в действующие образцы Комплекса^^Ьма^^еского контроля КТК-1.

102. Директор ОП <<Антикор»г~/;,Р^^ II Александров А.А.1. ООО «ПАНТЕС»195112 Спб, Новочеркасский пр.,1 тел/факс [phone] Е-ша11: [e-mail]

103. Программируемые Аналитические1. Технические Системы1. Основано 8 1993 году1. АКТо внедрении результатов диссертационной работы Г.И.Коршунова

104. Предложенные Г.И.Коршуновым методы проектирования и обеспечения качества позволили достичь необходимых результатов и сократить сроки разработки.

105. Технический директор ООО «ПАНТЕС»кспи-ктк

106. КТК состоит из технических средств центра приема информации (ЦПИ) и технических средств комплекта сбора, обработки и передачи информации (КСПИ), устанавливаемых на объектах защиты от коррозии.

107. Основные показатели назначения.

108. По климатическим условиям эксплуатации КСПИ относится к исполнению У1 по ГОСТ 15150.

109. Габаритные размеры КСПИ 600x400x1150 мм, масса не более 120 кг.

110. Электропитание КСПИ от сети переменного тока 220 В, 50 Гц.

111. Номинальные параметры модульного источника: выходной ток4 . 60 А, напряжение 50 В.

112. Измерение поляризационного потенциала по релаксационному методу по пяти каналам защиты с погрешностью 0,025 %. Стабилизация поляризационного защитного потенциала с погрешностью 0,5%.

113. Среды доставки информации смешанные радиоканалы и кабельные сети.

114. Параметры радиоканала: интерфейс связи RS-232; рабочая частота 39,6 МГц: режим работы -одночастотный полудуплекс; скорость передачи 1200 бит/с; дальность связи без ретрансляторов в пределах прямой видимости - до 50 км.

115. Программный комплекс ЦПИ обеспечивает циклический опрос всех КСПИ числом не более 500 и представление информации о параметрах защиты.

116. АКТ О ВНЕДРЕНИИ результатов диссертационной работы Г.И.Коршунова

117. В разработках предприятия были использованы предложенные Г.И.Коршуновым методы многоуровневого представления систем и приборов на этапах анализа параметров ТЗ, выбора алгоритмов и структур технических средств и элементной базы.

118. Санкт-Петербург, 191040, Литовский пр., 43-45.1. ПРИБОРЫ

119. Наименование и обозначение Назначение Габаритные размеры, мм Характеристики

120. Акт о внедрении результатов диссертационной работы Геннадия Ивановича Коршунова

121. Петербургское промышленное и автомобильное ЗАО «АСТРУМ»

122. Россия, 198216, С.-Петербург Ленинский пр., 141 Тел.: /812/ 290 8036,295 8363 Факс:/812/295 1550

123. Petersburger Industrie und Automobile AG "Astrum"198216, Russische Federation St.Peterburg, Leninskij, 141 Tel.: [phone] Fax: [phone]

124. St.Petersburg Industrial & Motocars Joint Stock Ltd. Company "Astrum"198216, Russia, StPetersburg Leninsky Prospect, 141 Tel.: [phone] Fax: [phone]

125. ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО (ЗАО) НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЕ И ИНЖЕНЕРНО-КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО(НИИКБ)

126. ТРС" (ТЕЛЕВИДЕНИЕ, РАДИО, СВЯЗЬ)191186, С.-Петербург наб. р. Мойки, д. 61

127. Тел.: [phone]-96-29 Факс: [phone] Е-таН: [e-mail]

128. Центральное ОСБ № 1991/0774 фил. АК СБ РФ (СБ России)1. ИНН 7810161129

129. ОАО СПб банк г. Санкт Петербургар/с № 40702810855230144187 к/с № 301018105000000006531. БИК 0440306531. Г" 09 £000г.

130. Акт о внедрении результатов диссертационной работы Г.И.Коршунова