СПОСОБ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА (ВАРИАНТЫ), СРЕДСТВО ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ И НОСИТЕЛЬ ДАННЫХ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА Российский патент 2006 года по МПК G05B23/00 

Группа изобретений относится к области вычислительной техники и может быть использована для унифицированной оценки состояния сложных многопараметрических объектов и систем различного назначения.

Известен способ определения работоспособности электронного объекта по нескольким его параметрам (характеристикам, показателям) с использованием средства вычислительной техники [Мозгалевский А.В., Гаскаров Д.В. Техническая диагностика. - М.: Высшая школа, 1975, стр.158-160 и 35-46]. Способ включает выбор измеряемых характеристик с помощью программно управляемой схемы коммутации, преобразование характеристик в цифровые данные, формирование эталонных характеристик, сравнение каждой характеристики с эталонной характеристикой в арифметическом блоке, формирование с использованием классификатора (дешифратора) сигнала, свидетельствующего об отнесении каждой характеристики к определенной зоне (вне или в поле допуска) по степени работоспособности объекта, индикацию и регистрацию полученных данных.

Известно и реализующее указанный способ устройство, включающее арифметический и программный блоки как часть средства вычислительной техники, блок формирования эталонных характеристик, схему коммутации, классификатор (дешифратор), блоки индикации и регистрации [см. вышеуказанный источник Мозгалевский А.В., Гаскаров Д.В. Техническая диагностика. - М.: Высшая школа, 1975, стр.158-160].

Недостатком этих известных способа и устройства является их узкая специализация, обусловленная направленностью на оценку временных характеристик радиоэлектронного оборудования, а также отсутствие возможности учета взаимовлияния характеристик. Это ограничивает область использования и эффективность рассмотренных способа и устройства.

Известен также способ оценки эффективности больших, то есть, многопараметрических систем [патент РФ №2210112], включающий в себя процедуру автоматизированной оценки в реальном масштабе времени при помощи средства вычислительной техники в виде рабочей станции главного инженера и серверов с носителями данных (носителями информации, носителями записей, запоминающими устройствами), на которых записаны по крайней мере одно программное средство (программа) с базами данных, в том числе базой экспертных знаний. В этом способе осуществляют выбор измеряемых параметров системы, измеряют величины этих параметров, преобразуют величины параметров в соответствующие цифровые данные и регистрируют цифровые данные в соответствующем носителе данных (запоминающем устройстве). Предварительно записывают на соответствующий носитель данных представление конкретной большой системы в виде иерархии ее структурных элементов и частные показатели эффективности, поставленные в соответствие каждому элементу структуры, а также значения весовых коэффициентов измеряемых параметров и данные, полученные в процессе опроса экспертов данной области знаний, к которой относится оцениваемая система. Непосредственно перед выполнением оценки эффективности осуществляют (с помощью рабочей станции старшего инженера) инженерные вводы по выбору стратегии оценки. Далее с помощью терминального сервера и программного средства - программы оценки эффективности - анализируют имеющиеся данные, получая оценку по обобщенному показателю эффективности, представляющему собой свертку частных показателей эффективности, соответствующих результатам анализа измеряемых параметров. Результат оценки отображают и документируют соответственно на видеомониторе и принтере.

Известно используемое при реализации указанного способа средство вычислительной техники [вышеуказ. патент РФ №2210112], включающее серверы и машиночитаемые носители данных, причем на одном из носителей данных записано программное средство - программа оценки эффективности, обеспечивающая осуществление способа.

Известен также используемый при реализации этого же способа машиночитаемый носитель данных для вычислительного средства [патент РФ №2210112], на котором записано программное средство - программа оценки эффективности.

Указанные способ и устройства по патенту 2210112 позволяют определять эффективность больших систем с помощью безразмерных оценок, обеспечивающих сопоставление между собой больших систем различного назначения.

Недостатком известного способа по патенту РФ №2210112 является необходимость в предварительном получении и записи в носители данных экспертной информации об оцениваемой системе, специфической информации по соответствующей области знаний, а также данных о структуре системы. Это ограничивает оперативность способа и скорость перехода от оценки одной системы к оценке другой системы. Необходимость ручного выбора стратегии оценки с помощью станции главного инженера увеличивает время реализации способа (снижает его быстродействие). Отсутствие отбора (сокращения количества) измеряемых и оцениваемых параметров ведет к увеличению объема расчетов и снижению производительности (быстродействия) способа, а также к снижению эффективности оценки состояния большой системы вследствие взаимовлияния множества коррелируемых между собой параметров.

Недостатками известных средства вычислительной техники и носителя данных по патенту РФ №2210112 является отсутствие в записанной на носителе данных программе оценки эффективности операции отбора (сокращения числа) измеряемых и оцениваемых параметров, что и ведет к снижению производительности (быстродействия) реализуемого с помощью средства вычислительной техники способа, а также к снижению эффективности оценки состояния большой системы.

Наиболее близким к предложенному является способ оценки состояния многопараметрического объекта, осуществляемый с использованием средства вычислительной техники, включающего процессор и носители данных (жесткий, гибкий диск, оперативное запоминающее устройство) с записанным на носителе данных по крайней мере одним программным средством (расчетным модулем и базами данных), предназначенным для реализации способа в упомянутом средстве вычислительной техники [Разработка информационной системы диагностики экономической и энергетической безопасности. Часть 2. Структура базовых блоков информационной системы и их апробация, Куклин А.А., Мызин А.Л., Калина А.В., Киселевский С.К. и др. Препринт. Екатеринбург: УрО РАН, 1999, стр.11-16].

Способ оценки состояния многопараметрического объекта по прототипу осуществляют в средстве вычислительной техники с помощью программного средства (программы) и процессора, обеспечивающих выполнение в средстве вычислительной техники нижеуказанной последовательности операций, используя ранее полученные вручную или с помощью предварительных расчетов исходные данные. Оцениваемым многопараметрическим объектом в способе-прототипе является текущая совокупность показателей, комплексно характеризующих социально-экономическое состояние регионов Уральского экономического района в 1997-1998 годах. Целью оценки является выявление уровня социальной, экономической и экологической безопасности региона.

В способе-прототипе по значениям всех имеющихся текущих исходных (первичных) показателей многопараметрического объекта, записанных на носителе данных в базе данных программы, производят определение (вычисление) значений индикативных показателей в именованных (естественных) единицах измерения по определенным формулам [см. вышеуказ. Разработка информационной системы диагностики..., стр.15-16] и записывают полученные значения текущих индикативных показателей на носитель данных.

Индикативными показателями являются показатели многопараметрического объекта, являющиеся индикаторами его состояния, то есть пригодные для оценки состояния многопараметрического объекта. Для оценки многопараметрических объектов используются десятки и сотни индикативных показателей.

Операция способа-прототипа по вычислению значений индикативных показателей не является обязательной, если все первичные показатели объекта являются пригодными для непосредственного использования их при оценке состояния многопараметрического объекта и фактически являются индикативными показателями или если определенная часть первичных показателей признается достаточной для оценки многопараметрического объекта совокупностью индикативных показателей. Индикативные показатели, их текущие (подлежащие оценке) значения, а также базовые значения и статистические данные значений за предыдущий период записываются на носитель данных в виде базы исходных данных программы [вышеуказ. Разработка информационной системы диагностики..., стр.12-13, табл.1.4-1.6]. В способе-прототипе индикативные показатели разбиты на блоки индикативных показателей, отражающие структуру многопараметрического объекта. Выбор индикативных показателей осуществляется, как правило, экспертным способом вручную без использования средства вычислительной техники, делается один раз с возможностью коррекции.

Затем также экспертным путем вручную в способе-прототипе определяются нормализованные пороговые значения индикативных показателей, которые также записываются на носитель данных в виде файлов (баз данных) [вышеуказ. Разработка информационной системы диагностики..., стр.14, табл.1.7]. Определяются нормализованные (нормированные) пороговые значения для каждого блока индикативных показателей и для многопараметрического объекта в целом, записываются на носитель данных.

Описанные выше операции способа-прототипа выполняются для каждого оцениваемого многопараметрического объекта один раз, а результаты этих операций неоднократно используются как исходные данные при каждой оценке многопараметрического объекта в разные моменты времени, в соответствии с изменением во времени текущих значений индикативных показателей функционирующего многопараметрического объекта.

Остальные ниже описанные операции способа-прототипа выполняются с помощью процессора и программного средства с использованием исходных данных, записанных в базе исходных данных программы на носителе данных.

Для момента времени, для которого проводится оценка, определяют нормализованные значения для каждого из индикативных показателей путем соответствующего преобразования имеющихся значений показателей в именованных единицах с использованием также имеющихся в базе исходных данных базовых значений показателей. Записывают полученные нормализованные значения индикативных показателей на носитель данных.

Базовые значения индикативных показателей как исходные данные для осуществления способа известны из статистических данных функционирования многопараметрического объекта за прошлый период и/или являются технически обоснованными нормальными значениями индикативных показателей оцениваемого объекта (технической системы) и записаны в базе исходных данных.

Затем в способе-прототипе определяют значение оценки степени кризисности ситуации (степени состояния многопараметрического объекта) по каждому индикативному показателю в отдельности, для чего используют соответствующие известные решающие правила (математические функции, формулы) и ранее полученное, имеющееся в базе исходных данных на соответствующем носителе данных нормализованное пороговое значение индикативного показателя. Для этого сравнивают считываемое с носителя данных нормализованное значение каждого индикативного показателя со считываемым с носителя данных нормализованным пороговым значением этого показателя, получая значение оценки каждого индикативного показателя, и записывают результаты сравнения на носитель данных.

После этого в способе-прототипе определяют значение оценки каждого блока индикативных показателей путем расчета с использованием полученных значений оценок индикативных показателей для каждого блока по соответствующим решающим правилам (формулам) [вышеуказ. Разработка информационной системы диагностики..., стр.16, второй абзац снизу], записывают результаты расчетов на носитель данных.

Совокупность значений оценок всех блоков индикативных показателей является совокупностью значений промежуточных или синтетических показателей, по которым проводится непосредственно оценка состояния многопараметрического объекта в целом.

Значение оценки многопараметрического объекта определяют на основе полученных значений синтетических показателей по соответствующим решающим правилам (формулам) и записывают результаты оценки многопараметрического объекта на носитель данных. Число синтетических показателей в прототипе равно числу блоков многопараметрического объекта (обычно 20-30 и более), что меньше числа индикативных показателей (как правило, 50-100 и более).

Полученные результаты оценки многопараметрического объекта выводят в желаемом виде на монитор или принтер в виде, например, графиков или таблиц или вводят в систему управления состоянием многопараметрического объекта в виде соответствующих управляющих сигналов для коррекции состояния оцениваемого объекта.

Недостатком способа-прототипа является то, что оценка состояния многопараметрического объекта ведется по всей совокупности имеющихся индикативных показателей объекта (десятки, сотни показателей), в которой имеются коррелируемые между собой индикативные показатели, что ведет к снижению эффективности оценки состояния многопараметрического объекта. Кроме того, оценка состояния объекта проводится трехэтапно. Сначала проводится оценка по каждому индикативному показателю. Затем проводится оценка каждого блока индикативных показателей, эти оценки составляют совокупность синтетических показателей. Наконец, по полученным значениям синтетических показателей проводится оценка состояния многопараметрического объекта в целом. Это обуславливает увеличенные затраты времени на проведение расчетов по оценке многопараметрического объекта, что снижает быстродействие способа или повышает требования к производительности вычислительного устройства и увеличивает стоимость требуемого оборудования. В случае отсутствия практической возможности использования вычислительного устройства с необходимой для данного оцениваемого многопараметрического объекта высокой производительностью ограничивается область использования способа, то есть, рассматриваемый способ-прототип неприменим для объектов с достаточно быстро меняющимися параметрами, в частности для объектов и систем, находящихся в переходном режиме, например в предаварийном состоянии. Кроме того, формирование синтетических показателей в виде блоков индикативных показателей, отражающих особенности (структуру) оцениваемого многопараметрического объекта, обуславливает зависимость состава синтетических показателей от конкретных особенностей оцениваемого объекта, что вызывает дополнительные затраты времени при переходе от оценки одного многопараметрического объекта к оценке многопараметрического объекта другого вида, отличающегося по своей структуре. Это ограничивает оперативность применения способа, скорость перехода от оценки одного многопараметрического объекта к оценке объекта другого вида.

Наиболее близким к предложенному является используемое при реализации способа-прототипа средство вычислительной техники (компьютер) [вышеуказ. Разработка информационной системы диагностики..., стр.6-11, особенно, стр.8, строки 8-9 снизу], естественно включающее процессор и по крайней мере один носитель данных (локальный или сетевой жесткий диск, оперативное запоминающее устройство), на котором записано программное средство (программа) - расчетный модуль и базы данных для осуществления вышеописанного способа-прототипа.

Недостатком этого используемого для реализации способа-прототипа средства вычислительной техники-прототипа является то, что записанной на машиночитаемом носителе данных средства-прототипа программой обеспечивается проведение оценки состояния многопараметрического объекта по всей необходимой совокупности имеющихся индикативных показателей объекта, в которой имеются коррелируемые между собой индикативные показатели, что ведет к снижению эффективности оценки состояния многопараметрического объекта. Кроме того, как показано выше, оценка состояния объекта проводится трехэтапно: сначала оценка по каждому индикативному показателю, затем оценка каждого блока индикативных показателей и получение значений совокупности синтетических показателей, только после этого проводится оценка состояния многопараметрического объекта в целом. Это обуславливает увеличенные затраты времени на проведение расчетов по оценке многопараметрического объекта, что снижает быстродействие способа или повышает требования к производительности вычислительного устройства и увеличивает стоимость требуемого оборудования. При отсутствии практической возможности использования средства вычислительной техники с необходимой для определенных оцениваемых многопараметрических объектов высокой производительностью ограничивается область использования способа, реализуемого вычислительным средством-прототипом. Кроме того, формирование синтетических показателей в виде блоков индикативных показателей, отражающих особенности (структуру) оцениваемого многопараметрического объекта, обуславливает зависимость состава синтетических показателей от конкретных особенностей оцениваемого объекта, что вызывает дополнительные затраты времени при переходе от оценки одного многопараметрического объекта к оценке объекта другого вида, отличающегося по своей структуре. Это ограничивает оперативность применения способа, скорость перехода от оценки одного многопараметрического объекта к оценке объекта другого вида.

Известен носитель данных (машиночитаемый) [патент РФ №2195026], предназначенный для записи и считывания информации при относительном перемещении носителя записи и преобразователя, включающий оптический носитель информации, определенным физическим областям (узлам, элементам) структуры которого, в данном случае - питам, расположенным вдоль дорожки записи, приданы значения определенного физического параметра, заключающегося в том, что каждый пит содержит N штриховых оптических неоднородностей, где N≥1, причем при N>1 штриховые неоднородности в пределах каждого пита являются параллельными и периодическими и образуют угол θ относительно вектора электрического поля электромагнитной волны считывающего излучения, причем величина угла θ является элементарным источником информации и различается для разных питов. При использовании этого носителя данных значение величины угла θ считывают внешним устройством, например дисководом средства вычислительной техники. В значениях указанного параметра для определенного количества, по крайней мере, части питов может быть записан в виде машинного кода текст программного средства для реализации какого-либо способа.

Известен дискообразный носитель информации (машиночитаемый носитель данных) [патент РФ №2201623], также предназначенный для записи и считывания информации при относительном перемещении носителя записи и преобразователя, имеющий подложку и информационный слой, который содержит оптически считываемые элементарные метки (узлы, элементы, физические области структуры) с практически однородной плотностью, причем упомянутый информационный слой имеет первую часть, содержащую метки, подлежащие считыванию с первой скоростью считывания, и вторую часть, содержащую метки, подлежащие считыванию со второй скоростью считывания, которая выше, чем первая скорость считывания, отличающийся тем, что вторая часть информационного слоя расположена на большем расстоянии до центра дискообразного носителя информации, чем первая часть информационного слоя.

Примерами машиночитаемых носителей данных с использованием относительного перемещения носителя записи и преобразователя являются также жесткие и гибкие диски для средств вычислительной техники [вышеуказ. Персональный компьютер изнутри, П.Нортон и др., М., 1995, стр.131-133 рис.5.1, 5.2], выполненные с магнитной записью, включающие головку считывания/записи (преобразователь), расположенную над поверхностью магнитного слоя приводимого во вращение немагнитного диска. В магнитном слое имеется последовательность точечных позиций (физических областей, элементов магнитного слоя). Каждая из указанных областей магнитного слоя считается битом информации и может быть установлена (с помощью упомянутого преобразователя) в одно из двух физических магнитных состояний, являющихся эквивалентами нуля и единицы, то есть двоичного кода, в котором на носитель данных записывается требуемая информация, например база данных или программа. Емкость современного жесткого диска обеспечивает хранение в нем всех требуемых программ и данных. Электропитание жесткому диску требуется только для записи/считывания данных и программ, для хранения записанной на диске информации электропитания не требуется, они являются в этом смысле энергонезависимыми. Однако носители данных с взаимным перемещением носителя записи и преобразователя (в частности, датчика) имеют относительно небольшое время доступа к записанной информации, что не позволяет организовать эффективное прямое обращение процессора к этим носителям данных. Такие носители данных используются в качестве постоянных запоминающих устройств (ПЗУ).

Кроме ПЗУ в средствах вычислительной техники имеют применение электронные носители данных, используемые в качестве оперативных запоминающих устройств - ОЗУ (или RAM от Random Access Memory - память с произвольным доступом), выполненные на микросхемах [Аппаратные средства IBM PC. Карманная энциклопедия, М.Гук, СПб, 1996, стр.22-25]. ОЗУ имеет определенное количество ячеек памяти - физических областей (элементов, узлов, просто областей) микросхемы; каждой из этих областей может быть придано одно из двух значений определенного физического параметра, например наличие или отсутствие заряда емкости, образующей данную область ОЗУ [http://www.sibsutis.ru/˜mavr/MP/DRAM.htm]. Эти физические состояния каждой области являются эквивалентами нуля и единицы - двоичного кода, в котором в ОЗУ записывается требуемая информация.

Общим недостатком упомянутых выше четырех видов носителей данных (как ПЗУ, так и ОЗУ), являющихся машиночитаемыми и имеющих определенные области (элементы, узлы), которым могут быть приданы некоторые значения известного физического параметра, является отсутствие записи в совокупности значений физических параметров указанных областей этих носителей данных какой-либо программы, что не позволяет использовать указанные носители данных в таком "чистом" виде для оценки состояния многопараметрического объекта с использованием средства вычислительной техники.

Наиболее близким к предложенному является используемый при реализации способа-прототипа носитель данных (локальный или сетевой жесткий диск компьютера, то есть машиночитаемый носитель данных), на котором записано программное средство - расчетный модуль и базы данных содержащее данные-, необходимые для осуществления вышеуказанного способа-прототипа [вышеуказ. Разработка информационной системы диагностики..., стр.6-11].

Недостатком носителя данных прототипа, используемого для реализации способа-прототипа, является то, что записанная на этом носителе данных программа оценки состояния многопараметрического объекта обеспечивает проведение оценки состояния многопараметрического объекта по всей необходимой совокупности имеющихся индикативных показателей объекта, в которой имеются коррелируемые между собой индикативные показатели, что ведет к снижению эффективности оценки состояния многопараметрического объекта. Кроме того, оценка состояния объекта проводится трехэтапно: сначала оценка по каждому индикативному показателю, затем оценка каждого блока индикативных показателей и получение значений совокупности синтетических показателей, после чего по синтетическим показателям проводится оценка состояния многопараметрического объекта в целом. Это обуславливает увеличенные затраты времени на проведение расчетов по оценке многопараметрического объекта, что снижает быстродействие способа или повышает требования к производительности вычислительного устройства и увеличивает стоимость требуемого оборудования. При отсутствии практической возможности использования средства вычислительной техники с необходимой для определенных оцениваемых многопараметрических объектов высокой производительностью ограничивается область использования способа, программа реализации которого записана на прототипе носителя данных. Кроме того, формирование синтетических показателей в виде блоков индикативных показателей, отражающих особенности (структуру) оцениваемого многопараметрического объекта, обуславливает зависимость состава синтетических показателей от конкретных особенностей оцениваемого объекта, что вызывает дополнительные затраты времени при переходе от оценки одного многопараметрического объекта к оценке объекта другого вида, отличающегося по своей структуре. Это ограничивает оперативность применения способа, скорость перехода от оценки одного многопараметрического объекта к оценке объекта другого вида и состава (структуры).

Целью предложенной группы изобретений, состоящих из первого и второго вариантов способа и предназначенных для их осуществления средства вычислительной техники и носителя данных, как и целью каждого из изобретений группы, является повышение эффективности оценки многопараметрического объекта, повышение быстродействия, расширение области использования способа и оперативности его применения к объектам разного вида.

Для достижения указанной цели изобретения предложен первый вариант способа оценки состояния многопараметрического объекта, осуществляемый с использованием средства вычислительной техники, включающего процессор и по крайней мере один носитель данных с записанным на нем по крайней мере одним программным средством, управляющим работой средства вычислительной техники при осуществлении способа, по которому по считываемым с носителя данных значениям индикативных показателей определяют значения синтетических показателей и записывают их на носитель данных; после чего по соответствующим решающим правилам определяют значение оценки многопараметрического объекта с использованием полученных значений синтетических показателей, а также исходных данных - значений порогов синтетических показателей и значений порогов многопараметрического объекта, полученное значение оценки записывают на носитель данных, отличающийся тем, что определение значений синтетических показателей осуществляют с помощью метода главных компонент путем преобразования пространства индикативных показателей в пространство главных компонент, причем устанавливают, что каждая главная компонента является синтетическим показателем, а значение размерности пространства главных компонент равно количеству синтетических показателей.

Кроме того, первый вариант способа оценки состояния многопараметрического объекта отличается тем, что при определении значений синтетических показателей с помощью метода главных компонент преобразование пространства индикативных показателей в пространство главных компонент ведут до тех пор, пока значение размерности пространства главных компонент не будет равно числу, находящемуся в пределах от трех до пяти, преимущественно числу четыре.

Для достижения указанной цели изобретения предложен также второй вариант способа оценки состояния многопараметрического объекта, осуществляемый с использованием средства вычислительной техники, включающего процессор и по крайней мере один носитель данных с записанным на нем по крайней мере одним программным средством, управляющим работой средства вычислительной техники при осуществлении способа, по которому по считываемым с носителя данных исходным данным определяют значения порогов синтетических показателей и записывают их на носитель данных; по значениям порогов синтетических показателей определяют значения порогов многопараметрического объекта и записывают их на носитель данных; затем по значениям индикативных показателей определяют значения синтетических показателей и записывают их на носитель данных; после чего по соответствующим решающим правилам определяют значение оценки многопараметрического объекта с использованием полученных значений синтетических показателей, значений порогов синтетических показателей и значений порогов многопараметрического объекта, полученное значение оценки записывают на носитель данных, отличающийся тем, что определение значений синтетических показателей осуществляют с помощью метода главных компонент путем преобразования пространства индикативных показателей в пространство главных компонент, причем устанавливают, что каждая главная компонента является синтетическим показателем, а значение размерности пространства главных компонент равно количеству синтетических показателей.

Кроме того, второй вариант способа оценки состояния многопараметрического объекта отличается тем, что при определении значений синтетических показателей с помощью метода главных компонент преобразование пространства индикативных показателей в пространство главных компонент ведут до тех пор, пока значение размерности пространства главных компонент не будет равно числу, находящемуся в пределах от трех до пяти, преимущественно числу четыре.

Для достижения вышеуказанной цели изобретения средство вычислительной техники для осуществления способа оценки состояния многопараметрического объекта, включающее процессор и по крайней мере один носитель данных, характеризуется тем, что в совокупности физических характеристик определенных областей по крайней мере одного носителя данных содержится информация о программе, предназначенной для осуществления предложенного способа по первому или второму варианту.

Для достижения указанной цели изобретения носитель данных, предназначенный для осуществления способа оценки состояния многопараметрического объекта с помощью средства вычислительной техники, характеризуется тем, что в совокупности физических характеристик определенных областей этого носителя данных содержится информация о программе, предназначенной для осуществления предложенного способа по первому или второму варианту.

Каждый из предложенных технических объектов - вариантов способа оценки состояния многопараметрического объекта - обладает новизной, имеет по сравнению с прототипом и другими аналогами два отличительных признака, заключающихся в следующем. Во-первых, определение значений синтетических показателей осуществляют с помощью метода главных компонент путем преобразования пространства индикативных показателей в пространство главных компонент. Во-вторых, устанавливают, что каждая главная компонента является синтетическим показателем, а значение размерности пространства главных компонент равно количеству синтетических показателей.

Каждый из вариантов предложенного способа отличается также вторым отличительным признаком, заключающимся в том, что при определении значений синтетических показателей с помощью метода главных компонент преобразование пространства индикативных показателей в пространство главных компонент ведут до тех пор, пока значение размерности пространства главных компонент не будет равно числу, находящемуся в пределах от трех до пяти, преимущественно числу четыре.

Новизна двух предложенных для осуществления вариантов способа технических объектов (устройств) - средства вычислительной техники (включающего носитель данных) и носителя данных - заключается в том, что в обоих случаях в совокупности физических характеристик части определенных областей носителя данных содержится информация о части программы, предназначенной для осуществления вышеуказанных отличительных признаков предложенного способа по первому или второму варианту, в то время как физические характеристики прототипа и аналогов рассматриваемых устройств не несут информации, необходимой для реализации этих отличительных признаков.

Указанная новизна предложенных вариантов способа и устройств для их осуществления обуславливает появление нового технического результата для каждого из упомянутых технических объектов. Новый технический результат заключается в повышении эффективности оценки многопараметрического объекта, повышении быстродействия, расширении области использования способа и оперативности его применения к многопараметрическим объектам разного вида.

Повышение эффективности оценки многопараметрического объекта обусловлено тем, что при переходе методом главных компонент из пространства исходных индикативных показателей к пространству синтетических показателей обеспечивается компенсация взаимокоррелированности индикативных показателей, что уменьшает погрешность оценки, вызываемую корреляцией между собой индикативных показателей оцениваемого многопараметрического объекта.

Повышение быстродействия способа вызвано сокращением времени расчетов по получению синтетических показателей методом главных компонент, выполнением расчетов за один этап и устранением вышеуказанной многоэтапности способа-прототипа. Кроме того, уменьшение числа синтетических показателей, полученных методом главных компонент (как правило, от 3 до 6 показателей и менее), по сравнению с числом синтетических показателей, обусловленных количеством блоков, как правило, сложных по структуре многопараметрических объектов (20 и более показателей), обеспечивает сокращение времени последней операции способа-расчета оценки многопараметрического объекта.

Расширение области использования способа обеспечивается за счет сокращения времени расчетов, дающей возможность последовательного применения способа к оценке многопараметрических объектов с более быстро меняющимися во времени значениями показателей, в частности к оценке многопараметрических объектов, находящихся в предаварийной ситуации, при переходных процессах.

Повышение оперативности применения предложенного способа к многопараметрическим объектам разного вида обусловлено отсутствием необходимости формирования синтетических показателей в виде блоков индикативных показателей, отражающих структуру оцениваемого объекта, так как в рассматриваемом способе синтетические показатели формируются из индикативных показателей путем расчета методом главных компонент, не зависящим от структуры многопараметрического объекта.

Полученный результат имеет технический характер, так как он заключается не только в получении с помощью предложенных вариантов способа более высокого качества информации о состоянии многопараметрического объекта, но и в расширении области использования, повышении оперативности применения, повышении быстродействия при реализации способа в техническом устройстве (средстве вычислительной техники) и достигается не только благодаря применению математического метода, программы для электронной вычислительной машины или используемого в ней алгоритма, но и благодаря применению технических устройств - средства вычислительной техники и носителя данных. Кроме того, одно из предложенных изобретений относится непосредственно к машиночитаемому носителю информации (носителю данных), в том числе сменному, предназначенному для непосредственного участия в работе технического средства под управлением записанной на этом носителе программы, обеспечивающим получение указанного результата [подпункт (1.1) пункта 3.2.4.3 Правил составления, подачи и рассмотрения заявки на выдачу патента на изобретение, утвержденных приказом Роспатента от 06.06.2003 г. №82], другое предложенное изобретение (средство вычислительной техники) включает машиночитаемый носитель данных, а третье и четвертое предложенные изобретения (варианты способа) реализуются с использованием средства вычислительной техники, включающего машиночитаемый носитель данных. Причем каждый из предложенных способов является также способом управления средством вычислительной техники при оценке состояния многопараметрического объекта.

Новый технический результат от использования вышеуказанного второго отличительного признака в каждом предложенном варианте способа и предложенных устройствах для его осуществления заключается в дополнительном повышении быстродействия способа за счет дополнительного сокращения числа синтетических показателей.

Средство вычислительной техники (компьютер) для осуществления предложенного способа оценки состояния многопараметрического объекта включает процессор и по крайней мере один носитель данных (машиночитаемый), на котором записано программное средство (программа), реализующее способ. Компьютер содержит также управляющее устройство и другие соответствующим образом соединенные необходимые элементы (монитор, клавиатура, мышь, устройства ввода-вывода и др.). Обычно средство вычислительной техники содержит два машиночитаемых носителя данных - оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) [вышеуказ. Персональный компьютер изнутри, П.Нортон и др., М., 1995, стр.19-20, рис.1.1].

ПЗУ представляет собой, в частности, жесткий диск с магнитной записью [вышеуказ. Персональный компьютер изнутри, стр.131-133, рис.5.1, 5.2], включает головку считывания/записи, расположенную над поверхностью приводимого во вращение немагнитного диска с магнитным слоем, в котором имеется последовательность точечных позиций (областей, элементов магнитного слоя). Каждая из указанных областей магнитного слоя считается битом информации и может быть установлена (с помощью указанной головки) в одно из двух физических магнитных состояний, являющихся эквивалентами нуля и единицы, то есть двоичного кода, в котором на носитель данных записывается требуемая информация, например база данных или программа. Емкость современного носителя данных в виде жесткого диска обеспечивает хранение в нем всех требуемых программ и данных. Носитель данных (ПЗУ) в виде гибкого диска представляет собой расположенный в соответствующем корпусе (конверте) гибкий диск, на поверхности которого нанесен магнитный слой, имеющий, как и в жестком диске, совокупность областей, устанавливаемых в одно из двух физических магнитных состояний для записи требуемой информации. Для записи или считывания информации указанный гибкий диск помещается в дисковод, имеющий головку записи/считывания и устройство вращения диска.

ПЗУ требуют электропитания только для обеспечения операций записи/считывания, для хранения записанной информации электропитания не требуется, ПЗУ являются в этом смысле энергонезависимыми. Однако относительно большое время доступа к записанной информации у носителей данных с взаимным перемещением носителя записи и преобразователя не позволяет организовать прямое обращение процессора к таким носителям данных.

Используемое в средстве вычислительной техники ОЗУ представляет собой электронный носитель данных, выполненный на микросхемах [Аппаратные средства IBM PC. Карманная энциклопедия, М.Гук, СПб, 1996, стр.22-25]. ОЗУ имеет набор ячеек памяти - физических областей, каждой из которых может быть придано одно из двух значений определенного физического параметра, например наличие или отсутствие заряда емкости, образующей данную область ОЗУ. Эти физические состояния каждой области являются эквивалентами нуля и единицы - двоичного кода, в котором в ОЗУ записывается требуемая информация (части программы, исходные и расчетные данные). ОЗУ обеспечивает быстрый доступ к информации, соответствующий быстродействию процессора.

Большое время доступа к информации, хранящейся в ПЗУ, а также ограниченная емкость ОЗУ и зависимость его памяти от наличия электропитания обусловливают традиционную потребность в одновременном использовании ОЗУ и ПЗУ при создании современных средств вычислительной техники. Хотя первые вычислительные машины имели энергонезависимое ОЗУ на ферритовых кольцах, например модуль ОЗУ объемом в 4096 28-разрядных чисел, весом 380 кг, предназначенный для подводных лодок [http://compmus 9.valuehost.ru/histussr/azov.htm].

Однако уже известны современные электронные носители данных на микросхемах - флэш-память (флэш-диски), обеспечивающие энергонезависимую память емкостью до десятков гигабайт с быстрым доступом, например, типа FFD-350-Ultra фирмы M-Systems [Краткий каталог продукции 7.0, М., ProSoft, 2001-2003 гг., стр.136-137; или http://www.proson.ru/files/msystems.pdfl. Известны специализированные средства вычислительной техники, в частности используемые в маршрутизаторах Cisco 827-4V фирмы Cisco Systems, в которых микросхема процессора, микросхема ОЗУ (DRAM емкостью до 32 МБ) и энергонезависимое ПЗУ в виде микросхемы флэш-памяти до 20 МБ размещены на одной материнской плате [http://cisco.udm.ru/adv/827-4v.htm]. Фирма Fujitsu выпускает микросхемы энергонезависимой флэш-памяти типа FCRAM, предназначенные для использования в качестве ОЗУ объемом 8 МБ [http://edevice.fujitsu.com/fj/ DATASHEET/ef-lvmb27_111_411_1_1.html]. То есть современное энергонезависимое ОЗУ уже создано и используется.

Известно также описание в заявке на патент на изобретение РФ №99126477 конструкции памяти компьютера, сочетающей в себе свойства оперативной и долговременной памяти. Известна также используемая микросхема, включающая процессор и энергонезависимую память, а именно микроконтроллер Intel 8051 с встроенной памятью 4 кБ [http://elanina.narod.ru/lanina/index.files/student/mcs51/Struct.html].

Таким образом, в настоящее время развитие техники идет по пути создания мощного средства вычислительной техники в микросхемном исполнении, включающем процессор и единственный носитель данных (ЕНД), энергонезависимый, выполняющий функции ОЗУ и ПЗУ. При выполнении процессора и носителя данных ЕНД в одной микросхеме такое средство вычислительной техники и носитель данных представляют собой неразрывное конструктивное единство.

Для реализации предложенного способа может быть использовано средство вычислительной техники - компьютер, включающий блок управления, процессор и по крайней мере один носитель данных (ОЗУ и ПЗУ или только ЕНД), совокупность физических состояний определенной части областей (элементов, узлов) которого несет на себе информацию о программе, осуществляющей предложенный способ. Совокупность операций (алгоритм) предложенного способа приведена в формуле изобретения и подробнее описана ниже в качестве примеров осуществления вариантов способа. При реализации этих примеров способа использован персональный компьютер IBM PC на процессоре Pentium-2 с ОЗУ объемом 64 МБ, операционная система Windows 98, программа и базы данных записаны на носителе данных в виде жесткого диска объемом от 300 МБ. Программа занимает на носителе данных 7 МБ, базы данных - до 4 МБ.

Предложенный способ оценки состояния многопараметрического объекта может быть реализован также устройством, включающим размещенные в соответствующих точках (узлах, блоках) оцениваемого объекта датчики исходных данных (физических параметров объекта, выступающих в виде индикативных показателей), датчики электрически соединены с блоком преобразования данных в вид, удобный для ввода данных в компьютер и записи исходных данных на носитель данных компьютера. Выход указанного блока соединен с соответствующим входом компьютера, включающего блок управления, процессор и носитель данных, на котором записано программное средство, реализующее способ. Примеры такого устройства приведены в вышеупомянутых источниках [патент РФ №2210112; Мозгалевский А.В., Гаскаров Д.В. Техническая диагностика. - М.: Высшая школа, 1975, стр.158-160].

Ниже описаны два варианта осуществления способа оценки состояния многопараметрического объекта. Каждый из предложенных способов является также способом управления вычислительным средством при оценке состояния многопараметрического объекта.

На носителе данных (жесткий диск компьютера) записано программное средство (программа) для осуществления того или иного варианта способа, включающее исходные данные (исходную информацию) для осуществления способа. В качестве программного средства в описанных ниже вариантах реализации способа использована совокупность программ, включающая программу Microsoft Excel и разработанную с участием авторов изобретения программу "Комплексная система диагностики энергетической и научно-технической безопасности территорий" [ФИПС, регистрационный номер 2003612603 от 28.11.2003 г.] с соответствующими базами исходных данных (исходная информация). Способ может быть реализован и другим программным средством.

В состав исходной информации всегда входит совокупность исходных показателей многопараметрического объекта в естественных, именованных единицах измерения, или полученная расчетным путем из этих исходных показателей совокупность индикативных показателей в именованных единицах. В частном случае эти совокупности могут совпадать, то есть все исходные показатели объекта являются индикативными, пригодными для оценки состояния объекта. Решение вопроса о пригодности всех исходных показателей для оценки многопараметрического объекта и формирование совокупности индикативных показателей в общем случае является творческой задачей, решаемой оценщиком вручную или с помощью расчетов по выбранным оценщиком математическим формулам [пример соответствующего математического выражения приведен в вышеуказанном источнике "Разработка информационной системы диагностики...", стр.16, третья строка сверху]. Для удобства оперирования в процессе осуществления способа текущими значениями индикативных показателей, значения этих показателей нормализуют, то есть значения показателей, выраженные в именованных единицах измерения, преобразуют в безразмерные, относительные нормализованные значения индикативных показателей. При использовании нормализованных индикативных показателей используются и нормализованные значения их порогов. При ненормализованных значениях индикативных показателей пороговые значения также не нормализуются. В принципе возможна реализация способа и без использования нормализованных индикативных показателей и нормализованных пороговых значений. В дальнейшем в описании вариантов осуществления способа будем иметь в виду нормализованные индикативные показатели, именуя их, как и в формуле изобретения, "индикативными показателями".

Оцениваемым многопараметрическим объектом в ниже описанных вариантах осуществления предложенного способа оценки состояния многопараметрического объекта является, например, технологический комплекс металлургического производства или энергетическая система, включающая энергопроизводящие, энергопередающие и энергопотребляющие предприятия или совокупность показателей, комплексно характеризующих социально-экономическое состояние региона Российской Федерации.

Приведенные ниже расчетные данные получены в результате применения предложенного способа для оценки состояния энергетической безопасности Уральского Федерального округа по тридцати индикативным показателям (n=30), значения которых известны за пять предшествующих оценке временных периодов (N=150) [Комплексная методика диагностики энергетической безопасности территориальных образований Российской Федерации, вторая редакция, Татаркин, А.И., Куклин А.А., Мызин А.Л. и др., Препринт, Екатеринбург, Институт экономики УрО РАН, 2002 г. стр.17-33].

Исходные данные для осуществления способа (совокупность текущих индикативных показателей оцениваемого многопараметрического объекта и совокупность N значений каждого из этих показателей за определенное время функционирования многопараметрического объекта до момента проведения его оценки) получают путем измерения параметров объекта с использованием соответствующих датчиков физических параметров, отражающих функционирование оцениваемого многопараметрического объекта и/или результаты статистического наблюдения за объектом.

В описанном ниже первом варианте выполнения способа, соответствующем первому независимому пункту формулы изобретения, записаны на носитель данных в качестве исходной информации:

- совокупность индикативных показателей χ_ij оцениваемого многопараметрического объекта, включающую текущие (подлежащие оценке) значения каждого показателя и совокупность N значений каждого из этих показателей за определенное время функционирования многопараметрического объекта до момента его оценки;

- пороговые значения χ_iп этих индикативных показателей;

- рассчитанные методом главных компонент пороговые значения Z_kП синтетических показателей при заранее заданном значении ρ_t, вытекающем из требуемой точности оценки и определяющем количество t синтетических показателей (см. ниже);

- пороговые значения В_П для многопараметрического объекта в целом.

Включают компьютер и запускают программу, которая управляет необходимыми для осуществления предложенного способа действиями компьютера, работой процессора по выполнению ниже описанных расчетных и логических операций и обращениями к носителям данных (постоянной и/или оперативной памяти компьютера) для считывания необходимой исходной информации и записи полученной информации.

Вначале по исходным данным определяют значения синтетических показателей с помощью метода главных компонент [Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика. Основы моделирования и первичной обработки данных. Справочное издание. М.: Финансы и статистика. 1983. стр.350-353], применяемого при таком преобразовании пространства индикативных показателей в пространство главных компонент, при котором каждая главная компонента является синтетическим показателем, а значение размерности пространства главных компонент равно числу синтетических показателей.

Суть метода главных компонент состоит в том, что исходное факторное пространство коррелированных между собой индикативных показателей , где n - число индикативных показателей, преобразуют в пространство главных компонент ,

где t - число главных компонент, оно же - количество определяемых синтетических показателей многопараметрического объекта. Преобразование производят по формуле

где Z и X - это совокупность значений соответственно синтетических показателей и индикативных показателей;

C^T - транспонированная матрица матрицы С, состоящей из собственных векторов корреляционной матрицы индикативных показателей χ_ij, где ;

n - количество индикативных показателей;

N - объем выборки или число имеющихся в исходных данных ранее зафиксированных значений каждого индикативного показателя (значений каждого индикативного показателя за определенное число моментов времени функционирования многопараметрического объекта до момента оценки его состояния).

Указанное преобразование приводит к такому повороту координатных осей, при котором направление новых координат совпадает с направлением главных осей эллипсоида рассеяния значений исходных индикативных показателей. При этом новые переменные (синтетические показатели) становятся некоррелированными, что уменьшает погрешность оценки, вызываемую корреляцией между собой индикативных показателей оцениваемого многопараметрического объекта.

Преобразование методом главных координат осуществляют следующим образом.

По считываемым с носителя данных исходным данным (значениям χ_ij индикативных показателей) с помощью процессора компьютера вычисляют значение математического ожидания для каждого индикативного показателя:

Полученные значения записывают на носитель данных.

Каждая из описанных ниже операций способа (по обоим вариантам) выполняется также в процессоре с соответствующими обращениями к носителю данных.

Затем определяют дисперсию каждого математического ожидания:

После этого вычисляют нормированное значение индикативного показателя:

Затем вычисляют корреляционную матрицу индикативных параметров , где i, i и g - пары коррелирующих между собой индикативных показателей.

Вычисления проводят по формуле:

Далее определяют собственные числа λ_i корреляционной матрицы К из уравнения:

где I - единичная матрица;

λ - собственные числа.

Из соотношения (6) определяют значения собственных чисел λ_i корреляционной матрицы К, каждому из которых соответствует собственный вектор С_i матрицы К.

Значения собственных векторов С_i потребуются далее для определения главных компонент (синтетических показателей).

Уравнение (6) может быть представлено в виде его определителя:

где k_ij - коэффициенты матрицы К.

Для вычисления значений λ_i определитель (7) представляют в алгебраической форме в виде уравнения степени n:

Алгебраическое уравнение n-й степени (7) решают относительно λ (определяя n значений λ_i) итерационным методом Горнера [Андре Анго, "Математика для электро- и радиоинженеров", М., Наука, 1964, стр.676-678].

После определения собственных чисел λ_i и их ранжировки (λ_i>λ_i+1) определяют собственные вектора С_i матрицы К из соотношения (6), представленного в виде:

где k_ij - коэффициенты матрицы К;

с₁,..., c_n - составляющие собственного вектора С_i.

Подставляя в соотношение (9) полученные ранее значения λ_i, вычисляют значения собственных векторов С_i.

Затем определяют размерность нового преобразованного пространства - пространства главных компонент (синтетических показателей) на основе соотношения:

где ρ_t - задаваемая величина, которая вместе с λ_i определяет значение размерности t пространства главных компонент;

trK - след матрицы К, причем trK=n.

Величина ρ_t принимает значения в диапазоне от нуля до единицы. Зависимость ρ_t от t имеет такой характер, что с увеличением t величина ρ_t быстро стремится к единице. Величина ρ_t определяет точность (погрешность) оценки состояния многопараметрического объекта (погрешность оценки уменьшается с увеличением ρ_t). При ρ_t=0,9-0,95 (значение t находится в пределах от 3 до 5) погрешность оценки находится в пределах соответственно от 10% до 5%. Это является приемлемым для проведения оценки большинства многопараметрических объектов. При ρ_t>0,95 погрешность будет менее 5%. При ρ_t<0,9 погрешность будет более 10%. Следует учесть, что при увеличении t (число синтетических показателей, принимаемых во внимание при оценке состояния объекта) одновременно увеличивается время расчета значения оценки многопараметрического объекта в ходе последней операции способа, которая описана ниже. Таким образом, по двум указанным критериям (погрешность и время проведения расчетов) наиболее приемлемым является диапазон значений ρ_t=0,9-0,95 и соответственно диапазон значений t=3-5. Преимущественно приемлемым, оптимальным значением ρ_t для большинства случаев оценки является ρ_t=0,93 (при этом значение t равно 4), при этом максимальная величина погрешности оценки составляет 7%.

Для решения уравнения (10) берут установленное в исходных данных требуемое значение ρ_t, например 0,96, и решают уравнение (10) подстановкой в него значений i (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7), пока значение ρ_t не будет равным 0,96. При этом t будет равно 7, то есть для оценки многопараметрического объекта используется 7 синтетических показателей. Точность оценки составляет 3%.

После этого определяют значения синтетических показателей по формуле:

где k принимает значения от 1 до t.

Последней операцией способа является определение значения оценки многопараметрического объекта с использованием полученных по формуле (11) значений синтетических показателей и исходных данных - значений порогов синтетических показателей и значений порогов многопараметрического объекта. Эту операцию осуществляют следующим образом, с использованием нижеописанных логических и арифметических операций.

Для каждого синтетического показателя и многопараметрического объекта в целом установлено, например, три класса состояний, разделенных пороговыми значениями: нормальное состояние, предкризисное состояние и кризисное состояние. При необходимости каждый из классов предкризисного и кризисного состояний может быть разбит еще на три стадии. В этом случае предкризисное состояние имеет стадии: начальная стадия, развивающаяся стадия, критическая стадия, грозящая переходом в кризисную зону, а кризисное состояние включает нестабильную стадию, угрожающую стадию, чрезвычайную стадию. В дальнейшем для простоты изложения не принимается во внимание разбиение классов состояний на стадии.

Вначале определяют класс состояния по каждому синтетическому показателю. Для отнесения синтетического показателя к тому или иному классу состояния определяют соотношение между значением Z_k этого k-го показателя и его пороговыми значениями Z_{kп предкриз} и Z_{k п криз}. В зависимости от этого соотношения оценка синтетического показателя принимает одно из трех значений: Z_{k норм} - нормальное состояние, Z_{kпредкриз} - предкризисное состояние и Z_kкриз - кризисное состояние или в общем виде - Z_{k оцен}.

Затем определяют значение текущего состояния многопараметрического объекта в целом по формуле, например:

Для получения оценки (установления класса состояния) многопараметрического объекта в целом определяют соотношение между полученным значением В объекта и его пороговыми значениями В_{ппредкриз} и В_пкриз. При этом оценка многопараметрического объекта принимает одно из трех значений: В_норм - нормальное состояние, В_{предкриз} - предкризисное состояние и В_криз^- кризисное состояние или в общем виде - В_оцен.

Полученное значение оценки многопараметрического объекта записывают на носитель данных. Это является результатом осуществления первого варианта предложенного способа оценки состояния многопараметрического объекта.

Применение предложенного способа к оценке состояния энергетической безопасности Уральского Федерального округа обеспечило сокращение общего времени расчетов по сравнению со способом-прототипом в 2,5 раза.

Повышение быстродействия предложенного способа в сравнении со способом-прототипом обусловлено сокращением времени расчетов при определении синтетических показателей методом главных компонент вследствие выполнения расчетов за один этап, устранением многоэтапности способа-прототипа. Этот выигрыш растет с увеличением количества индикативных показателей объекта. Кроме того, уменьшение числа синтетических показателей, полученных методом главных компонент (как правило, не более 3-6 синтетических показателей), по сравнению с числом синтетических показателей, обусловленных количеством блоков сложных по структуре многопараметрических объектов (20 и более синтетических показателей), обеспечивает сокращение времени последней операции способа-расчета оценки многопараметрического объекта.

Сокращения времени расчетов дает возможность последовательного автоматического применения способа к оценке многопараметрических объектов с более быстро (резко) меняющимися во времени значениями показателей, в частности к оценке многопараметрических объектов, находящихся в предаварийной ситуации, в переходном режиме. Это расширяет область использования способа по сравнению со способом-прототипом.

Отсутствие зависимости состава синтетических показателей от структуры оцениваемого многопараметрического объекта обеспечивает повышение оперативности применения предложенного способа к многопараметрическим объектам разного вида и состава.

Так как синтетические показатели в предложенном способе становятся некоррелированными, это уменьшает по сравнению с прототипом погрешность оценки, вызываемую корреляцией между собой индикативных показателей оцениваемого многопараметрического объекта.

В описанном ниже втором варианте выполнения способа, соответствующем другому независимому пункту формулы изобретения, носитель данных содержит в качестве исходной следующую информацию:

- совокупность индикативных показателей χ_it оцениваемого многопараметрического объекта, включающую текущие (подлежащие оценке) значения каждого показателя и совокупность N значений каждого из этих показателей за определенное время функционирования многопараметрического объекта до момента его оценки;

- пороговые значения χ_iп этих индикативных показателей.

Как и в первом варианте осуществления способа, для оценки многопараметрического объекта установлено три класса состояний, разделенных пороговыми значениями: нормальное состояние, предкризисное состояние и кризисное состояние, то есть для каждого индикативного показателя в исходных данных установлены предкризисный и кризисный пороговые значения.

Таким образом, в составе исходных данных второго варианта осуществления способа отсутствуют значения порогов синтетических показателей и значения порогов для многопараметрического объекта в целом.

Поэтому во втором варианте осуществления способа сначала по исходным данным определяют значения порогов синтетических показателей и записывают их на носитель данных, а по полученным значениям порогов синтетических показателей определяют значения порогов многопараметрического объекта и также записывают их на носитель данных.

Пороговые значения Z_kП синтетических показателей при заранее установленном числе t этих показателей, определяемом установленным значением ρ_t - размерности пространства синтетических показателей, рассчитывают вышеописанным методом главных компонент с использованием формул (2-5, 8-11). При этом все расчеты ведут относительно пороговых χ_iп, a не текущих χ_i значений каждого индикативного показателя. Так, для определения по формуле (2) математического ожидания для каждого порогового значения индикативного показателя в качестве исходных данных берут значение χ_iп порога индикативного показателя. То есть в формулах (2-11) все переменные содержат нижний индекс _П (например, , K_iП, λ_iП и т.д.), означающий их принадлежность к определению пороговых значений синтетических показателей. Следует учесть, что для каждого из индикативных показателей в исходных данных установлено два значения порога - предкризисный (χ_{i ппредкриз}) и кризисный (χ_{iп криз}), так что и для каждого синтетического показателя определяют два соответствующих значения порога. То есть все расчеты по формулам (2-5, 8-11) ведут для двух значений порогов. Например, по формуле (5) определяют значения K_{ig п предкриз} и K_igпкриз.

При решении уравнения (10) берут установленное в исходных данных требуемое значение ρ_tп, например 0,89, и решают уравнение (10) подстановкой в него значений t, пока значение ρ_tп не будет равным 0,89. При этом t=2, то есть для оценки многопараметрического объекта используется два синтетических показателя, точность оценки составляет 12%.

Пороговые значения синтетических показателей определяют по формуле (11), записанной в виде:

Таким образом получают искомые значения Z_kп пороговых значений синтетических показателей, а именно, Z_{kп предкриз} и Z_{kп криз}, где принимает два значения (t=2), то есть определяют пороговые значения для двух синтетических показателей.

Затем определяют пороговые значения В_п для многопараметрического объекта в целом, например, методом среднего квадратического:

После определения пороговых значений синтетических показателей и пороговых значений многопараметрического объекта в целом осуществляют по исходным данным χ_ij определение значений синтетических показателей с помощью вышеописанного метода главных компонент. Преобразование пространства индикативных показателей в пространство главных компонент ведут до тех пор, пока значение ρ_t не будет равным 0,89. При этом значение размерности t пространства главных компонент будет равно числу два, как и при ранее произведенном вычислении значений порогов.

Расчеты ведут прямо по формулам (2-5, 8-11), так же, как это описано выше для первого варианта осуществления способа.

После этого определяют значение оценки многопараметрического объекта по второму варианту осуществления способа с использованием полученных по формуле (11) значений синтетических показателей, полученных по формуле (13) значений порогов синтетических показателей и полученных по формулам (14, 15) значений порогов многопараметрического объекта. Эта операция осуществляется аналогично вышеописанной последней операции первого варианта осуществления способа.

Производят оценку по каждому синтетическому показателю. Для отнесения синтетического показателя к тому или иному классу состояния определяют соотношение между значением Z_k этого k-го показателя и его пороговыми значениями Z_{kп предкриз} и Z_{kп криз}. В зависимости от этого соотношения оценка каждого синтетического показателя принимает одно из трех значений: Z _{k норм} - нормальное состояние, Z _{k предкриз} - предкризисное состояние и Z _{k криз} - кризисное состояние или в общем виде - Z _{k оцен}.

Затем определяют значение В текущего состояния многопараметрического объекта в целом по формуле (12).

Для установления класса состояния многопараметрического объекта в целом определяют соотношение между полученным значением В объекта и его пороговыми значениями В _{п предкриз} и В _{п криз}. При этом оценка многопараметрического объекта принимает одно из трех значений: В_норм - нормальное состояние, В_{предкриз} - предкризисное состояние и В_криз - кризисное состояние или в общем виде - В_оцен.

Полученное значение оценки многопараметрического объекта по второму варианту осуществления способа также записывают на носитель данных. Это является результатом осуществления второго варианта предложенного способа оценки состояния многопараметрического объекта.

Указанные выше преимущества первого варианта осуществления предложенного способа полностью относятся к преимуществам и второго варианта способа.

Второй вариант осуществления способа используют при первой оценке состояния многопараметрического объекта, когда в исходных данных отсутствуют значения порогов индикативных показателей и объекта в целом. При следующих по времени оценках состояния объекта при наличии указанных значений порогов проводят оценку по первому варианту способа.

Изобретение относится к области контроля и может быть использовано для оценки состояния сложных многопараметрических объектов и систем различного назначения. Технический результат заключается в повышении эффективности оценки и повышении быстродействия. Способ оценки заключается в том, что предварительно формируют состав параметров объекта, на носитель информации записывают совокупность измеренных параметров объекта за определенное время функционирования объекта в виде индикативных показателей, определяют пороговые значения, взаимосвязь индикативных показателей и записывают их на носитель информации, после чего осуществляют расчет синтетических показателей, в качестве которых используют проекции векторов индикативных показателей на оси эллипсоидов рассеяния значений исходных индикативных показателей, о состоянии объекта судят по выделенной части синтетических показателей.

Способ оценки состояния многопараметрического объекта, включающий измерения величины параметров объекта с помощью средств измерения, считывание информации со средств измерения и запись ее на носителе данных, преобразование полученной информации к виду, удобному для текущей оценки, и запись преобразованной информации на носитель данных, анализ преобразованной информации по программе оценки, заблаговременно записанной на носителе данных, и документирование результатов анализа, отличающийся тем, что предварительно до проведения процедуры оценки формируют состав параметров объекта, на носитель данных записывают совокупность параметров объекта за определенное время функционирования объекта в виде индикативных показателей, определяют пороговые значения, взаимосвязь различных индикативных показателей, характеризующих объект, и записывают их на носитель данных, после чего осуществляют расчет синтетических показателей, в качестве которых используют проекции векторов индикативных показателей на оси эллипсоидов рассеяния значений исходных индикативных показателей, причем о состоянии объекта судят по выделенной части синтетических показателей, а каждая операция осуществляется в процессоре с соответствующими обращениями к носителю данных.