Моделирование и анализ информационного потока при дистанционном выдерживании режима работы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.00.00, кандидат наук Тарарыкин, Вячеслав

• Тарарыкин, Вячеслав
• кандидат наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат наук Тарарыкин, Вячеслав

Содержание

Общее введение 1®

Обозначения и сокращения 13

I Стратегии, организация и информационные системы в области обслуживания производственного оборудования: от обслуживания к дистанционному обслуживанию 15

1.1. Определения .....................................................................................18

1.2. Традиционные стратегии и новые формы обслуживания ............................20

1.2.1. Корректирующее обслуживание .....................................................20

1.2.2. Профилактическое обслуживание ...................................................21

1.2.3. Обслуживание по состоянию .........................................................21

1.2.4. Удалённое обслуживание ..............................................................22

1.2.5. Дистанционное обслуживание ........................................................23

1.2.6. Платформа дистанционного обслуживания ........................................28

1.3. Организация работ или типы обслуживания ..............................................29

1.3.1. Децентрализованное обслуживание .................................................29

1.3.2. Централизованное обслуживание ....................................................30

1.3.3. Смешанная организация ...............................................................31

1.3.4. Подрядное обслуживание ..............................................................31

1.3.5. Распределенное обслуживание ........................................................32

1.4. Проблематика исследования ..................................................................35

1.4.1. Статическое моделирование ...........................................................37

1.4.1 .а. Реляционная модель и понятийно-ассоциативная модель ............37

1.4.1.6. Язык иМЬ в информационных системах .................................38

1.4.2. Динамическое моделирование ........................................................40

1.4.3. Интеграция объектно-ориентированных подходов и сетей Петри ............42

1.4.3.а. Интеграция объектно-ориентированных подходов в сети Петри ....43

1.4.3.6. Интеграция сетей Петри в объектно-ориентированные методы .....44

1.4.3.в. Совместное использование объектно-ориентированных

методов и сетей Петри ........................................................44

1.4.4. Моделирование: информационный аспект ............... ..........................46

3

1.5. Предлагаемая методика ........................................................................48

1.6. Заключение .......................................................................................49

II Организационное моделирование с помощью языка UML 51

II. 1. Введение в UML ................................................................................53

II. 1.1. История появления языка ..............................................................53

II. 1.2. Объектный подход .......................... ............................................54

II. 1.3. Диаграммы классов UML ..............................................................55

II.2. Компоненты функции обслуживания .....................................................57

11.2.1. Оборудование ............................................................................58

11.2.2. Сигналы ...................................................................................58

11.2.3. Модули слежения .......................................................................59

П.2.3.а. Сбор данных ...................................................................59

II.2.3.6. Детектирование ................................................................59

II.2.3.B. Диагностика ....................................................................60

11.2.4. Состояние ............................... ..................................................60

11.2.5. Дополнительные модули ........................ .....................................61

П.2.5.а. Прогнозирование .............................................................61

II.2.5.6. Планирование .................................................................61

11.2.6. Ресурсы ...................................................................................61

II.3. Заключение .....................................................................................64

III Поведенческое моделирование с помощью сетей Петри 66

III. 1. Сети Петри ......................................................................................68

III. 1.1. Введение ..................................................................................68

III. 1.2. Правила функционирования сети Петри ..........................................69

III. 1.3. Структурные расширения ............................................................70

III. 1.4. Временные расширения ..............................................................73

III. 1.5. Стохастические сети Петри .........................................................74

III.2. Разработка модели ...........................................................................77

111.2.1. Динамическое поведение участников .............................................77

111.2.2. Определение и моделирование сценариев ........................................80

III.3. Заключение ....................................................................................82

IV Информационная модель и оценка характеристик 84

IV.l. Качество обслуживания ......................................................................86

IV.2. Классификация информационных потоков .............................................88

IV.3. Моделирование источников трафика .....................................................89

IV.3.1. Цепи Маркова ..........................................................................90

IV.3.2. Модель ММРР: общее представление ............................................91

IV.3.3. ММРР с двумя состояниями ........................................................92

IV.3.3.а. Модель IPP ...................................................................92

IV.3.3.б. Модель SPP ..................................................................94

IV.3.4. Модель ММРР видеотрафика ......................................................95

IV.4. Коммуникационные протоколы ..........................................................97

IV.4.1. Механизмы управления потоками TCP ..........................................99

IV.4.1.a. TCP Tahoe ....................................................................100

IV.4.1.6. TCP Reno ....................................................................102

IV.4.2. Моделирование с помощью стохастических сетей Петри ..................103

IV. 5. Оценка характеристик .....................................................................106

IV. 5.1. Типы анализа .........................................................................106

IV.5.1.a. Качественный анализ ......................................................106

IV.5.1.6. Количественный анализ ..................................................106

IV.5.1.B. Качественно-количественный анализ .................................107

IV.5.2. Анализ источников трафика ........................................................107

IV.5.3. Анализ коммуникационных протоколов ........................................107

IV.6. Пример приложения ........................................................................109

IV.6.1. Статическая модель ..................................................................110

IV.6.2. Динамическая модель ...............................................................112

IV.6.2.a. Динамическое поведение участников .................................112

IV.6.2.6. Разработка сценариев ......................................................113

IV.7. Заключение .................................................................................115

Общее заключение и перспективы 117

Библиография 124

Список иллюстраций

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование и анализ информационного потока при дистанционном выдерживании режима работы»

1.1. Режимы работы системы

1.2. Различные формы обслуживания

1.3. Первое решение дистанционного обслуживания

1.4. Второе решение дистанционного обслуживания

1.5. Интеллектуальный датчик

1.6. Новые формы обслуживания

1.7. Архитектура Интеллектуальной Системы Дистанционного Обслуживания (IMS: Intelligent Maintenance System)

1.8. Стандартная платформа дистанционного обслуживания PROTEUS

1.9. Децентрализованное обслуживание

1.10. Централизованное обслуживание

1.11. Смешанное обслуживание

1.12. Подрядное обслуживание

1.13. Интенсивность связи между центром обслуживания (UM) и предприятием (Ent)

1.14. Система RoMain

1.15. Новые тенденции в организации обслуживания

1.16. Диаграммы UML

1.17. Концептуальная модель сбора данных

1.18. Архитектура OSA/CBM

1.19. Пример динамической модели согласно J. Dehnert

1.20. Интеграция объектно-ориентированных подходов в сети Петри

1.21. Интеграция сетей Петри в объектно-ориентированные методы

1.22. Совместное использование объектно-ориентированных методов и сетей Петри

1.23. HEMATOWORK: организационная часть

1.24. Предлагаемая методика

II. 1. Различные версии UML: хронология появления

11.2. Графическое представление классов в UML

11.3. Представление ассоциации в UML

11.4. Представление агрегирования в UML

11.5. Представление композиции в UML

11.6. Представление навигации в UML

11.7. Графическое представление пакетирования

11.8. Представление оборудования

11.9. Пакетирование сигналов

11.10. Пакетирование состояния II. 11. Пакетирование ресурсов

II.12. Статическая модель функции обслуживания

III. 1. Пример сети Петри

111.2. Пример графа маркировок

111.3. Пример сети Петри с весовыми дугами

111.4. Пример сети Петри с ингибиторной дугой и функцией возбуждения

111.5. Различные политики временной памяти

111.6. Представление участника

111.7. Динамическое поведение Оператора

III. 8. Пример сценария (корректирующее обслуживание)

IV. 1. Графическое и формальное представление цепи Маркова с тремя состояниями IV.2. Стандартное графическое представление ММРР с тремя состояниями

IV.3. Графическое представление: а) модель IPP; б) соответствующая стохастическая сеть Петри

IV.4. Результаты численного моделирования модели IPP: 1- плотность вероятности; 2-функция распределения

IV.5. Графическое представление: а) модель SPP; б) соответствующая стохастическая сеть Петри

IV.6. Результаты численного моделирования модели SPP: 1- плотность вероятности; 2-функция распределения

IV.7. Модель ММРР сжатого видеотрафика согласно H. Saito

IV.8. Модель сети Петри сжатого видеотрафика согласно Н. Saito

IV.9. Результаты численного моделирования модели видеопотока согласно Н. Saito:

1 - плотность вероятности; 2- функция распределения

IV. 10. Механизм скользящего окна TCP

IV. 11. TCP Tahoe: алгоритмы управления перегрузками

IV. 12. TCP Tahoe: эволюция окна перегрузки

IV.13. TCP Reno: алгоритмы управления перегрузками

IV. 14. TCP Reno: эволюция окна перегрузки

IV. 15. TCP Tahoe: представление с помощью сетей Петри

IV. 16. TCP Reno: представление с помощью сетей Петри

IV. 17. TCP Tahoe: эволюция размера окна перегрузки (ploss=0,01%)

IV. 18. TCP Reno: эволюция размера окна перегрузки (ploss=0,01%)

IV. 19. Эволюция размера окна перегрузки (cwnd) в зависимости от значения вероятности потерь (ploss): 1 - TCP Tahoe, 2 - TCP Reno

IV.20. Эволюция действительной скорости передачи (в % от номинальной скорости)

в зависимости от значения вероятности потерь (ploss): 1 - TCP Tahoe, 2 - TCP Reno

IV.21. Географическое размещение структур

IV.22. Архитектура системы перемещения

IV.23. Наблюдаемый компонент (толкатель)

IV.24. Статическая модель информационной системы примера

IV.25. Модель сети Петри сценария обслуживания

IV.26. Представление канала передачи

Список таблиц

IV. 1. Параметры, относящиеся к различным параметрам потоков

IV.2. Предлагаемая классификация потоков

IV.3. Представление моделей OSI и TCP/IP

IV.4. Интерпретация позиций моделей протоколов

"The sciences do not try to explain, they hardly even try to interpret, they mainly make models. By a model is meant a mathematical construct which, with the addition of certain verbal interpretations, describes observed phenomena. The justification of such a mathematical construct is solely and precisely that it is expected to work."

John Von Neumann, математик (1903-1957)

Общее введение

Возникшая в 70-80-х годах прошлого века как ответ на потребности производства управлять технически и экономически автоматизированными системами производства, функция обслуживания утвердила с тех пор свою позицию в системе организации предприятий.

Обслуживание производственного оборудования становится сегодня ключевым элементом производственной эффективности и качества продукции. Во-первых, стоимость обслуживания составляет значительную часть общей стоимости производства и, во-вторых, выход из строя оборудования может иметь значительное влияние на качество продукции и на доступность оборудования.

Как и множество других служб, связанных с системами производства, функция обслуживания также подвержена многочисленным «мутациям» с момента своего рождения. Под этим термином понимается не только расширение числа областей применения, но также коренные изменения деятельности по обслуживанию на организационном уровне.

Сегодня, сфера обслуживания все больше и больше стремиться стать самостоятельной полноправной отраслью [СотЬеаи, 2002] и множество предприятий, специализирующихся в этой сфере (иначе говоря, центров обслуживания), были созданы за последние годы. Эта тенденция в большей своей части вызвана развитием информационных и коммуникационных технологий.

Эффективность новых коммуникационных систем отныне благоприятствует передаче исполнения деятельности по обслуживанию сторонним организациям (экстернализации), позволяя предприятиям концентрироваться на их основной

деятельности. Таким образом, функция обслуживания трансформируется сегодня в настоящую профессию со своими собственными методиками и концепциями, адаптированными к современному уровню технической оснащенности.

Частичная или полная передача функции обслуживания сторонним организациям также дает большое число преимуществ как для предприятий, так и для центров обслуживания: оптимизация вмешательства специалистов; централизация данных об авариях; лучшее управление запасными частями и т.д. Но важно отметить, что это удаленное управление службами обслуживания неизбежно порождает усложнения соответствующих информационных систем (ИС) и как следствие, накладывает дополнительные требования к процессам управления потоками информации.

С целью возможности оценки влияния такой модернизации на функционирование производственных систем и центров обслуживания перед её проведением применение инструментов моделирования остается единственным решением названной проблемы.

Анализируя научные труды последних лет, можно отметить, что большее число работ по исследованию в области моделирования информационных систем требуют завершения. Однако, лишь малая часть из них посвящена информационным системам функции обслуживания. Существующие модели, в общем случае, могут быть разделены на две большие категории: статические и динамические, и никогда не рассматривают эти два аспекта одновременно. Статические модели представляют только организационную сторону системы, тогда как динамические модели рассматривают информационные системы с точки зрения поведенческой и информационной.

В том, что касается статического представления некоторой системы, Диаграммы Классов, составляющие часть Унифицированного Языка Моделирования (1ЖЬ), могут быть взяты за основу в этой области. Возникший в 90-е годы и базирующийся на объектном подходе, иМЬ зарекомендовал себя в многочисленных научных и промышленных проектах.

Но, несмотря на выразительную мощь иМЬ, можно отметить в нем несколько недостатков, в частности в том, что касается представлении времени на диаграммах соответствующих динамическому поведению. Согласно различным изученным научно-исследовательским работам, лучшим инструментом, адаптированным к этой части процессов моделирования, сегодня являются сети Петри с временным расширением. Можно отметить, что выразительная сила сетей Петри дает также многочисленные возможности включения в область моделирования информационного аспекта систем информации.

С целью создания модели, отражающей как статический, так и динамический аспект информационных систем функции обслуживания, в данной работе предлагается собственная методика моделирования.

Работа состоит из четырех глав, краткое содержание которых приводится ниже.

Глава I посвящена функции обслуживания и сначала приводятся основные определения в этой области. Затем, после рассмотрения различных стратегий и организационных типов обслуживания, демонстрируется тенденция его становления как полноправного рынка с передачей функций сторонним организациям. Наконец, раскрывается проблематика исследования и описываются используемые инструменты моделирования.

Глава II Целиком1; посвящена описанию языка ИМЬ, а также методики, принятой с целью разработки организационной модели информационной системы функции обслуживания.

В Главе III предлагаем оригинальное представление поведения моделируемой системы, оставаясь в рамках понятия «объект», налагаемого использованием языка ТЛМЬ для статической части модели.

В Главе VI исследование последнего аспекта глобальной модели, а именно, информационного аспекта, продолжает моделирование динамического поведения информационной системы функции обслуживание. Использование одного из расширений сетей Петри - стохастической сети Петри, позволяет легко представить поведение разных частей информационного потока, всецело соблюдая целостность модели. С целью обеспечить лучшее понимание методики предлагаемого моделирования в конце главы приведен пример её использования.

Настоящая работа завершается общим заключением, в котором подчеркнуты некоторые перспективы выполненного исследования.

Обозначения и сокращения

р множество позиций сети Петри

т множество переходов сети Петри

I множество входных дуг сети Петри

О множество выходных дуг сети Петри

н множество ингибиторных дуг сети Петри

мп маркировка сети Петри

Мо начальная маркировка сети Петри

п вектор приоритетов переходов сети Петри

в вектор функций возбуждения сети Петри

#(...) число ...

Е множество состояний

в матрица-генератор состояний

Л матрица скоростей

скорость

Лх) плотность вероятности случайной величины

т функция распределения случайной величины

А множество действий

Е множество входов

8 множество выходов

Т множество переходов

\¥ матрица инциденций

матрица инциденций до

матрица инциденций после

с\нпй размер окна перегрузки

зяМгевк порог медленного старта

ГСМ максимальный размер окна перегрузки, объявленный получателем

СТМС непрерывная цепь Маркова

ВШС дискретная цепь Маркова

ЕСМ головное предприятие по обслуживанию

ЕВ.Р Система планирования ресурсов предприятия

1Р межсетевой протокол

1РР прерываемый пуассоновский процесс

ММРР пуассоновский процесс, модулируемый цепью Маркова

МРЕС экспертная группа по вопросам движущегося изображения

качество обслуживания

Я(1Р сеть Петри

яарз стохастическая сеть Петри

ЗСАБА диспетчерское управление и сбор данных

8РР переключаемый пуассоновский процесс

ТСР протокол управления передачей

1ЮР унифицированный язык моделирования

имь протокол пользовательских датаграмм

ис информационная система

Глава I

Стратегии, организация и информационные системы в области обслуживания производственного оборудования: от обслуживания к дистанционному обслуживанию

1.1. Определения

1.2. Традиционные стратегии и новые формы обслуживания

1.2.1. Корректирующее обслуживание

1.2.2. Профилактическое обслуживание

1.2.3. Обслуживание по состоянию

1.2.4. Удалённое обслуживание

1.2.5. Дистанционное обслуживание

1.2.6. Платформа дистанционного обслуживания

1.3. Организация работ или типы обслуживания

1.3.1. Децентрализованное обслуживание

1.3.2. Централизованное обслуживание

1.3.3. Смешанная организация

1.3.4. Подрядное обслуживание

1.3.5. Распределенное обслуживание

1.4. Проблематика исследования

1.4.1. Статическое моделирование

1.4.1.а. Реляционная модель и понятийно-ассоциативная модель 1.4.1.6. Язык иМЬ в информационных системах

1.4.2. Динамическое моделирование

1.4.3. Интеграция объектно-ориентированных подходов и сетей Петри

1.4.3.а. Интеграция объектно-ориентированных подходов в сети Петри 1.4.3.6. Интеграция сетей Петри в объектно-ориентированные методы 1.4.3.в. Совместное использование объектно-ориентированных методов и сетей Петри

1.4.4. Моделирование: информационный аспект

1.5. Предлагаемая методика 1.6. Заключение

Как было отмечено в общем введении, значительный прогресс в области информации и коммуникации привнёс большие изменения во все уровни организации производственных систем, включая, конечно, функцию обслуживания.

Современные предприятия стремятся все более и более к передаче сторонним организациям функции обслуживания, чтобы лучше сконцентрироваться на их главной деятельности. С другой стороны составляющие этой функции характеризуется все больше и больше растущей автономией в распределенных и кооперативных системах.

Изменения касаются также информационных систем, ответственных за передачу растущих объемов данных различных типов между участниками функции обслуживания. Они становятся все более и более сложными и все более и более затруднительно предвидеть влияние их функционирования на системы производства.

Многочисленные модели предлагаются с целью предсказать поведение информационных систем. В общем случае, можно их разделить на два больших семейства: статические и динамические модели. Статические модели отражают организационные свойства информационной системы, в то время как, динамические модели - временной аспект.

Целью настоящей главы является представление различных определений, относящихся к области обслуживания, раскрытие через существующие и появляющиеся политики тенденции функции обслуживания к дистанционным решениям, а также демонстрация возникающей новой проблематики исследований, вызванной делегированием функции обслуживания.

Первая глава начинается с нескольких понятий, часто используемых в области обслуживания. Это введение продолжается определением традиционных стратегий обслуживания, постепенно раскрываются более прогрессивные их формы. Согласно этой первой классификации дается понятие организации функции обслуживания, которое позволяет представить существующие типы обслуживания. Эти классификации дают возможность выявить проблематику исследований, которой посвящена четвертая часть этой главы. Кратко излагается методика моделирования, базирующаяся на разработанном совместном использовании объектно-ориентированных методов и сетей Петри. Глава завершается заключением.

1.1. Определения

Каждая область исследований обладает своим собственным языком. Работы, связанные с обслуживанием, не избежали этого правила. Располагая разнообразием точек зрения на основные понятия, которые используются в данной работе, представляется полезным привести такие, которые наиболее адаптированы к описанию изучаемых процессов и необходимы для лучшего понимания представленного материала. Приведем две точки зрения на обслуживание.

Определение 1.1. Обслуживание [Larousse, 1995]

Совокупность всего, что позволяет поддерживать систему в рабочем состоянии или восстановить её в рабочее состояние.

Определение 1.2. Обслуживание [AFNOR, 2001]

Совокупность всех действий, административных и управленческих в течение цикла жизни изделия, направленных на поддержание или восстановление состояния, в котором он способен выполнять требуемую функцию.

Это определение, предложенное словарем Larousse, раскрывает в наиболее общем виде термин «обслуживание», включая в это понятие не только «совокупность действий», но и «совокупность всего», что позволяет системе выполнять ее миссию в условиях функционирования, заданных изготовителем.

Будучи главным объектом всех работ, связанных с обслуживанием, термин «изделие» также заслуживает определения.

Определение 1.3. Изделие [AFNOR, 2001]

Все элементы, компоненты, механизмы, подсистемы, функциональные единицы, оборудование или системы, которые могут быть рассмотрены отдельно.

Каждое изделие, в течение своего существования характеризуется числом определенных рабочих режимов. Они представлены на следующей схеме (рис. 1.1).

Жизненный цикл продукта начинается в общем случае с нормального (штатного) режима работы, характеризующегося некоторым числом параметров, определенных разработчиком. В течение своей эксплуатации, рабочие характеристики изделия снижаются, вызывая часто состояние, в котором он выполняет лишь частично свою

задачу; изделие подвержено, таким образом, износу, который проявляет себя как начало рабочего режима износа.

Определение 1.4. Износ [АШОЯ 2001]

Необратимое изменение одной или нескольких характеристик изделия, связанное со временем, длительностью использования или другой внешней причиной.

Каждое состояние износа, которое не было устранено, может вызвать с определенного момента потерю способности изделия выполнять свою главную функцию. Этот момент называется неисправность.

Определение 1.5. Неисправность [АШОК, 2001]

Прекращение способности продукта выполнять свою функцию.

Если неисправность на временной оси соответствует какому-либо моменту времени (рис. 1.1), аварийный останов представляет состояние системы после неисправности.

Определение 1.6. Аварийный останов [АШОЯ, 2001]

Состояние продукта, в котором он не способен выполнять требуемую функцию, исключая случаи профилактического обслуживания или по другим запланированным действиям или вследствие отсутствия внешних ресурсов.

Рис. 1.1. Режимы работы системы. 19

Режим функционирования в состоянии износа и останов вследствие аварии являются частью анормального (нештатного) режима работы оборудования.

После изложения базовых понятий, предлагается исследование самых важных стратегий обслуживания.

1.2. Традиционные стратегии и новые формы обслуживания

Различные стратегии (или формы) обслуживания также определены нормами АШСЖ [АШСЖ, 2001], приведены на следующей схеме (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Различные формы обслуживания.

В следующих параграфах опишем представленные стратегии, рассмотрев детально каждую форму обслуживания в отдельности [МопсЬу, 1996].

1.2.1. Корректирующее обслуживание

Корректирующее обслуживание соответствует защитному поведению в ожидании непредвиденного отказа, позиция характерная для традиционного предприятия.

Определение 1.7. Корректирующее обслуживание [АШОЯ, 2001]

Обслуживание, выполняемое после аварии и имеющее целью приведение продукта в состояние, в котором он может выполнять требуемую функцию.

Оно выливается в два типа действий:

1. Устранение неполадок (поддерживающее обслуживание), другими словами, приведение в рабочее состояние, осуществляемое на месте, иногда без прерывания функционирования всего комплекса, имеет временный характер.

2. Ремонт (восстановительное обслуживание), осуществляемое на месте, или в центральной мастерской, иногда после устранения неисправности, имеет «окончательный» характер.

1.2.2. Профилактическое обслуживание

Это действие по обслуживанию, которое предусмотрено, подготовлено и запрограммировано до вероятной даты возникновения неисправности.

Определение 1.8. Профилактическое обслуживание [АШОЯ, 2001]

Обслуживание, выполняемое в установленные сроки или согласно предписанным требованиям и предназначенное для снижения вероятности неисправности или поддержки функциональности изделия.

Профилактические периодические осмотры позволяют контролировать состояние действующего оборудования, но, главным образом, регистрировать данные, которые дают возможность узнать закономерности старения и допустимые пороговые величины. Эти профилактические осмотры позволяют также предупреждать неисправности, таким образом планировать профилактические мероприятия.

Поскольку характеристики оборудования будут изучены, обслуживание будет эволюционировать к систематическому, легко управляемому обслуживанию с постоянной частотой.

Обслуживание по состоянию - это более развитая форма профилактического обслуживания, когда оборудование находится под постоянным наблюдением.

1.2.3. Обслуживание по состоянию

Обслуживание по состоянию - это современная форма обслуживания, позволяет обеспечивать постоянный контроль работающего оборудования с целью избежать преждевременной замены компонентов в «хорошем состоянии», а также предупреждения ожидаемых сбоев. Основное преимущество этой стратегии заключается в том, что, здесь не требуется знания законов старения.

Определение 1.9. Обслуживание по состоянию [AFNOR.,2001]

Профилактическое обслуживание - это обслуживание, основывающееся на контроле функционирования продукта и/или на его значащих рабочих параметров, которое включает вытекающие из этого мероприятия.

Решение о профилактических мероприятиях принимается, когда присутствует экспериментальное подтверждение предстоящего отказа или приближается предварительно рассчитанная пороговая величина износа.

Согласно величине интервала времени между двумя измерениями (di), В ходе которых измеряется отклонение dy выбранного параметра, различают две формы обслуживания по состоянию: строгую ( dt -» 0 ) и широкую ( dt —> Ai).

Строгое обслуживание по состоянию - это предел, к которому стремится развитие.

Информация о функционировании различных узлов оборудования поставляется датчиками, постоянно закрепленными на механизме.

Зачастую связанные с сетью телеметрии (удаленного наблюдения) они позволяют получать аварийные сигналы, сигналы автоматического останова, вести постоянную запись измеряемых параметров, становясь, таким образом, необходимым элементом системы удаленного обслуживания.

1.2.4. Удаленное обслуживание

Прогрессивная форма обслуживания, удаленное обслуживание - это система, позволяющая собирать и обрабатывать всю техническую информацию процесса производства [Fermeuse, 2003].

Определение 1.10. Удаленное обслуживание [AFNOR, 2001]

Обслуживание изделия, осуществляемое без физического доступа персонала к изделию.

Удаленное обслуживание имеет своей целью, таким образом, эксплуатацию и управление на расстоянии машинным парком предприятия.

Одной из наиболее важных составляющих системы удаленного обслуживания является коммуникационная сеть. Многочисленные работы показывают интерес к

Интернет-технологиям для удаленного доступа к обслуживаемому оборудованию [Koç et al., 2000; Lee, 1998; Nieva et al., 2000b]: уже существующая инфраструктура сети и пользовательских интерфейсов снижают значительно стоимость разработки приложений; доступ к оборудованию специалиста осуществляется независимо от его местоположения (при условии, конечно, Интернет-соединения и установленного Web-клиента) и т.д.

В случае использования «сети сетей» Интернет в системе удаленного обслуживания речь уже идет о системе дистанционного обслуживания.

1.2.5. Система дистанционного обслуживания

С целью стандартизации различных модулей системы дистанционного обслуживания были проанализированы многочисленные ее архитектуры [Deb et al., 2000; Renton et al., 2002; Sschneider Electric, 2002; Pires, 2001; Xu et al., 2002; Tarn et al., 1999]. Состояние работ в этой области на текущий момент выражено в двух решениях, предлагаемых В. Chatelet и В. Jouga [Chatelet et al., 1999], которые кратко излагаются ниже.

1. Первое решение (рис. 1.3) базируется на использовании «маршрутизатора Интернет», который выполняет коммуникационную функцию между локальной системой и сетью Интернет и единственный узел в этой системе обладает функцией «Веб-сервера». Единственный узел может вести диалог с удаленным оборудованием.

«Маршрутизатор Интернет» выполняет также следующие функции:

■ Контроль доступа и защита против несанкционированных обращений.

■ Визуализация оборудования системы, которое должно быть видимо в удаленном веб-браузере. Он, таким образом, должен управлять глобальным «видением» состояния системы, представлением в форме локальной базы данных.

■ Хранение полной информации о конфигурации элементов системы и возможных блокировках для выполнения удаленной загрузки, конфигурации и изменения параметров.

В роли «маршрутизатора Интернет» может выступать, например, компьютер с установленным веб-сервером или микроконтроллер, обладающий веб-интерфейсом. Они собирают всю информацию от многочисленных датчиков, контролирующих процесс, которые могут быть легко опрошены удаленно.

Станция управления и сбора данных

Маршрутизатор Интернет

Удаленная станция

V

Автомат

'Л.

га

Панель Регулятор

входов/выходов скорости

локальная сеть внутренняя сеть

Рис. 1.3. Первое решение дистанционного обслуживания.

2. Второе решение (рис. 1.4) заключается в предоставлении прямого доступа к определенным внутренним узлам, которые становятся скрытыми веб-серверами.

Это решение требует внедрение веб-сервера во внутреннее оборудование и передачи Интернет-сообщений по внутренней сети. Это последняя функция не должна мешать работе систем автоматики и, следовательно, и не должна вносить помехи в соответствующий сетевой трафик, особенно, в периодический определенный трафик.

Станция управления и сбора данных

Автомат

1

Маршрутизатор Интернет

Панель входов/выходов

Г5

Регулятор скорости

Удаленная станция

локальная сеть внутренняя сеть

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Тарарыкин, Вячеслав, 2005 год

Библиография

Aalst W. M. (1998). « The Application of Petri Nets to Workflow Management », The Journal of Circuits, Systems and Computers, 8(1): 21-66.

Adas A. (1997). « Traffic Models in Broadband Networks », IEEE Communications Magazine, pp. 82-89.

AFNOR (2001). Terminologie de la maintenance, Norme européenne NF EN13306.

Ansari N. , Liu H., Shi Y. et Zhao H. (2002). « On Modeling MPEG Video Traffics », IEEE Transactions On Broadcasting, 48(4): 337-347.

Asch G. et coll. (1998). Les capteurs en instrumentation industrielle, 5e edn, Dunod.

asch G. et coll. (1999). Acquisition de données, Dunod.

bastide R. (1995). « Approaches in unifying Petri nets and the object-oriented approach », Proceedings of the 1st workshop in object-oriented programming and models of concurrency within the 16th international conference on application and theory of Petri nets, . Turin.

booch G. et Rumbaugh j. (1995). Unified Method for Object-Oriented Development v. 0.8, Rational Software Corp.

Booch G. , Jacobson I. et Rumbaugh J. (1996). The Unified Modeling Language for Object-Oriented Development v. 0.9, Rational Software Corp.

Cauvet C. et Rosenthal-Sabroux C. (2001). Ingénierie des systèmes d'information, Hermes.

Chatelet P. et JOUGA B. (1999). « Les systèmes d'automatismes et Internet », J'automatise, (3): 53-55.

Combeau J.-L. (2002). « Situation et tendances de l'évolution de la maintenance chez les donneurs d'ordres industriels », Technical report, ADEPA.

crovella M. et Bestavros A. (1996). « Self-Similarity in World Wide Web Traf-

fie: Evidence and Possible Causes », Proceedings of SIGMETRICS'96: The ACM International Conference on Measurement and Modeling of Computer Systems, 24(1): 160-169.

David R. et Alla H. (1997). Du Graf cet aux réseaux de Petri, 2e edn, Hermès.

Deb S. , Ghoshal S. , Malepati V. N. et Kleinman D. L. (2000). « Tele-diagnosis: remote monitoring of large-scale systems », IEEE, pp. 31 42.

Dehnert J. , Freheit J. et Zimmermann A. (2000). « Workflow Modeling and Performance Evaluation with Colored Stochastic Petri Nets », Proc. of the 4th World Multiconference on Systemics Cybernetics and Informatics (SCI), 8: 632637.

Fermeuse C. (2003). Mise en oeuvre de la télémaintenance au Centre d'Exellence en Maintenance Industrielle (CEMI), PENTOM.

Fischer W. et Meier-Hellstern K. (1992). « The Markov-modulated Poisson process (MMPP) cookbook », Performance Evaluation, (18): 149-171.

German R. (2000). Performance Analysis of communication systems. Modeling with Non-Markovian stochastic Petri Nets, John Wiley and Sons, Ltd.

Hehmann D. , Salmony M. et Stüttgen H. (1990). « Transport Services for Multimedia Applications on Broadband Networks », Computer Communications, 13(4).

ISO (2001). Open systems interconnection (OSI), 35.100.

Ivanov A. , Varnier C. et Zerhouni N. (2003). Ordonnancement dynamique des tâches de maintenance dans un système de télémaintenance, 5e Congrès International de Génie Industriel, Québec, Canada.

Juanole G. (2003). « Réseaux de Petri Stochastiques », Technical Report 03404, LAAS.

Kaffel H. (2001). La maintenance distribuée: concept, évaluation et mise en oeuvre, PhD thesis, Faculté des sciences et de génie de l'Université Laval, Quebec.

Koç M. et Lee J. (2000). A system framework for next-generation E-maintenance systems, Disponible sur: http://www.uwm.edu/CEAS/ims/index.htm.

Larousse (1995). Le Petit Larousse Illustré, 90e edn, Larouse.

Lee J. (1998). « Teleservice engineering in manufacturing: challenges and opportunities », International Journal of Machine Tools and Manufacture, (38): 901-910.

Leger J.-B. , Neunreuther E. , Iung B. et Morel G. (1998). Integration of the Predictive Maintenance in Manufacturing system, Proceedings of 3rd European Robotics, Intelligent Systems and Control conference.

Monchy F. (1996). La fonction maintenance, Masson.

Müller P.-A. et GaertnerN. (2000). Modélisation objet avec UML, Eyrolles.

Muller R. et Heller B. (1998). « A Petri net-based model for knowledge-based workflows in distributed cancer therapy », Proceedings EDBT workshop on workflow management, pp. 91-99. Valencia, Spain.

Nieva T. et Wegmann A. (2000a). A Conceptual Model for Remote Data Acquisition Systems, Disponible sur: http://icawww.epfl.ch/nieva.

Nieva T. , Fabri A. et Wegmann A. (2000b). Remote Monitoring Of Railway Equipment Using Internet Technologies, Disponible sur: http://icawww.epfl.ch/nieva.

PACE (2005). Disponible sur: http://ibepace.com.

Petri C. A. (1962). Kommunikation mit Automaten, PhD thesis, Technische Hochschule Darmstadt.

Pires J. N. (2001). « Remote monitoring and inspection of robotic manufacturing cells », Proceedings of the IEEE International Conference on Advanced Intelligent Machatronics, pp. 551-554.

Poseidon for UML Community Edition 3.x (2005). Disponible sur: http: / / www.gentleware.com.

Pross S. et Tararykine V. (2001). « Supérvision du système flexible industriel SOR-MEL de l'atelier de productique de Besançon », Technical report, LAB/ENSMM (PFE).

PROTEUS (2003). Disponible sur : http://www.proteus-iteaproject.com/.

Renton P. , Bender P. , Veldhuis S. , Renton D. et Elbestawi M.A. (2002). « Internet-based manufacturing process optimization and monitorig », Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 1113-1118.

Saito H. , Kawarasaki M. et Yamada H. (1991). « An Analysis of Statistical Multiplexing in an ATM Transport Network », IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 9(3): 359-367.

Salimifard K. et Wright M. (2002). « Modeling and Performance Análisis of Workflow Management Systems Using Timed Hierarchical Coloured Petri Nets », ICEIS, pp. 843-846.

Sschneider Electric (2002). « L'avenir de l'information et de la communication (NTIC) dans les automatismes », J'automatise, (5).

Stevens W. (1997). « TCP Slow Start, Congestion Avoidance, Fast Retransmit, and Fast Recovery Algorithms », Standards Track, Network Working Group.

Tam W.-M. , Leu K.-P. , Ang M. H. et Wong Y.-S. (1999). « Machines accessed via Internet issues and architecture », Proceedings of the SPIE Conference on Telema-nipulator and Telepresence Technologies VI, 3840: 192-198.

Tararykine V. et Zerhouni N. (2003). Modélisation d'une méthode d'accès Ethernet à l'aide des réseaux de Petri temporisés stochastiques, Conférence Internationale sur la Productique (CIP'2003).

Tararykine V. et. Zerhouni N. (2004). Modeling and Performance Evaluation of Maintenance Activities, Intelligent Maintenance Systems (IMS'2004).

Tararykine V. et Zerhouni N. (2005a). Gestion des flux d'information dans un système de maintenance externalisée, number 195, En Direct.

Tararykine V. et Zerhouni N. (2005b). Modeling of Maintenance Management System Using a UML/HPN Approach, ICSIT'2005.

Tararykine V. , Ould-Hocine M. et Zerhouni N. (2005c). Modélisation des flux d'information dans le réseau Internet: application à la e-maintenance, 6e Congrès de Génie Industriel (GI'2005).

Thurston M. G. (2001). « An open standart for Web-based condition-based maintenance systems », IEEE, pp. 401-415.

Trad A. (2001). « Etudes des performances de TCP dans un environnement à très haut débit », Rapport de fin d'études, INRIA Sophia-Antipolis.

UML Partners (1997a). Unified Modeling Language v. 1.0, OMG Document ad/9701-14.

UML Partners (1997b). Unified Modeling Language v. 1.1, OMG Document ad/9708-11.

Vernier J.-P. (1999). « Fonction maintenance », Technique de l'ingénieur, AG.

Wikipédia (2005). Disponible sur : http://fr.wikipedia.org.

Xu R. , Chen J. et Kwan C. (2002). « A remote diagnosis tool via Internet », Proceedings of the SPIE on Component, pp. 1107-1112.

Zapf M. et Heinzl A. (1999). « Techniques for integrating Petri nets and object-oriented concepts », Working papers in information systems, (1).

Zemouri R. (2003). Conribution à la survéillance des systèmes de production à l'aide des résea,ux de neurones dynamiques : application à la e-maintenance, PhD thesis,

L'UFR des Sciences et Tecniques de l'Université de Franche-Comté.