СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ СЛОЖНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК G05B23/02 

Предлагаемое изобретение относится к области технической кибернетики и может быть использовано в системах контроля эксплуатации сложных технических объектов.

Известен способ подготовки и пуска ракет-носителей на ракетно-космическом комплексе (RU, патент на изобретение, 2328417, кл. B64G 5/00, 2008), при реализации которого автоматизируют заправку ракет-носителей компонентами ракетного топлива и необходимыми сжатыми газами и используют для этого систему термостатирования.

Для реализации функций управления заправкой и термостатирования необходимо преобразовывать параметры датчиков в соответствующие информационные сигналы, что является общим существенным признаком с заявляемым изобретением.

Известен способ двухуровнего управления (RU, патент на изобретение, 2487384, кл. G05B 15/00, 2013), при реализации которого на втором уровне (нижнем) осуществляют сбор, обработку, анализ данных об объектах воздействия, а на первом (верхнем) уровне - оценку эффективности осуществления воздействий на все объекты.

На каждый пункт первого уровня передают данные о выделенной ему группе объектов воздействия, что эквивалентно следующим признакам заявляемого изобретения: обрабатывают информационные сигналы на заданном временном интервале; выявляют соответствие требованиям на заданном временном интервале.

Известен способ контроля и оценки технического состояния многопараметрического объекта по данным телеметрической информации (RU, патент на изобретение, 2099792, кл. G08C 15/06, G07C 3/00, 1997), при реализации которого в зависимости от величины параметра источника информации (датчика) формируют цветовой сигнал видимого спектра для каждого источника информации (датчика) на заданных временных интервалах и отображают сигналы посредством матрицы, столбцы и строки которой соответствуют номерам датчиков и заданным временным интервалам, при этом изменяют цветовой сигнал при отклонениях параметров от заданных значений.

Существенные признаки, совпадающие с признаками заявляемого способа: преобразуют параметры датчиков в соответствующие информационные сигналы, обрабатывают информационные сигналы на заданном временном интервале, выявляют соответствие требованиям на заданном временном интервале, причем выделяют несоответствия требованиям соответствующим цветовым сигналом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ отслеживания в реальном времени и управления наземными транспортными средствами аэропорта (US 6415219 В1, кл. G08B 29/00, 2002), в котором преобразуют параметры датчиков в соответствующие информационные сигналы, обрабатывают информационные сигналы на заданном временном интервале, выявляют соответствие требованиям на заданном временном интервале, причем выделяют несоответствия требованиям соответствующим цветовым сигналом, дополнительно формируют одно или несколько мультидиалоговых окон и представляют в них один или несколько перечней операций для каждого цикла выполняемых с объектом или с его компонентами работ, формируют для представления в мультидиалоговых окнах образы операций в виде таблиц, строками представляющих операции с объектом, описывающих уже выполненные, выполняемые в текущий момент времен и предстоящие к выполнению работы, формируют данные по времени планового и фактического исполнения операций, отклонениям от штатного исполнения операций, которые также выделяют соответствующим цветовым сигналом.

В вышеуказанных и известном способах причиной, препятствующей получению технического результата заявляемого способа, является отсутствие комплексного объективного контроля с выявлением отклонения поведения параметров от хода выполнения операций, выявляющего некорректно и с неверными результатами выполненные операции с объектом. Для сложного технического объекта одновременно необходимо оценивать взаимоувязанное поведение многих параметров, контролируемых различной контрольно-проверочной аппаратурой. Для контроля качества и полноты выполнения работ по подготовке сложного технического объекта к эксплуатации выполняют многоэтапные контрольные проверки состояния объекта и его компонентов (для ракет космического назначения поверяют ступени ракеты носителя, разгонные блоки, полезную нагрузку - космические аппараты). Контрольные операции сопровождают каждый этап работ по подготовке к пуску. Проводят комплексные заключительные проверки объекта в целом (ракеты космического назначения проверяют на стартовой позиции). В процессе контроля и диагностики фиксируют изменения параметров установленных на объекте или его компонентах источников информации (датчиков) за каждый цикл, а полученные данные сравнивают с эталонными значениями и на основании сравнения делают заключение о качестве выполненных работ. Однако причинами отклонения могут быть не только неисправности в компонентах сложного технического объекта, но и нештатные действия устройств, комплексов, систем при выполнении работ, а также ошибочные действия персонала при управлении контрольно-проверочной аппаратурой и при выполнении ручных операций со сложным техническим объектом и с его компонентами. Практика неоднократно показала, что, несмотря на скрупулезную подготовку детальных инструкций персоналу, технологических графиков работ, организацию тщательного учета действий со сложным техническим объектом, вероятность некорректных действий и несвоевременного их обнаружения (уже после проявления критичных последствий некорректных действий) остается достаточно высокой.

Известно устройство контроля и диагностики состояний технического объекта (SU 1504653, кл. G06F 11/24, 1989), содержащее датчики контролируемых параметров.

Известно устройство системы двухуровнего управления (RU, патент на изобретение, 2487384, кл. G05B 15/00, 2013), содержащее каналы передачи данных, объект воздействия (эквивалентен объекту контроля в заявляемой системе) и пульт управления (эквивалентен контрольно-проверочной аппаратуре в заявляемой системе).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является система управления наземными транспортными средствами аэропорта (US 6415219 В1, кл. G08B 29/00, 2002), содержащая объект контроля, контрольно-проверочную аппаратуру и каналы передачи данных, с канальными входами-выходами блока формирования и хранения плановых технологических графиков через каналы передачи данных соединены канальные входы-выходы блока фактического графика, канальные входы-выходы которого соединены через каналы передачи данных с канальными входами-выходами блока архива технологических графиков, контрольно-проверочной аппаратуры, станций руководителей работ, одного или нескольких табло и станций исполнителей работ.

В вышеуказанном устройстве и известной системе не выявляются ряд отклонений от штатного выполнения работ, заключающихся в несоответствии в поведении параметров объекта с выполняемой операцией с объектом, а также в некорректном состоянии параметров объекта по завершению отдельных операций с объектом.

Технической задачей, на решение которой направлены предлагаемые изобретения, являются расширение возможностей способа и системы контроля в процессе эксплуатации сложных объектов в выявлении отклонений от нормального хода технологических операций за счет комплексного автоматизированного контроля как состояния и поведения контролируемых параметров объекта (его компонентов) так и фактического исполнения операций с объектом, а также дополнительных проверок корректности состояния параметров объекта (его компонентов) после окончания операций с объектом.

Техническая задача способа контроля процессов эксплуатации сложного технического объекта решается тем, преобразуют параметры датчиков в соответствующие информационные сигналы, обрабатывают информационные сигналы на заданном временном интервале, выявляют соответствие требованиям на заданном временном интервале, причем выделяют несоответствия требованиям соответствующим цветовым сигналом, дополнительно формируют одно или несколько мультидиалоговых окон и представляют в них один или несколько перечней операций для каждого цикла выполняемых с объектом или с его компонентами работ, формируют для представления в мультидиалоговых окнах образы операций в виде таблиц, строками представляющих операции с объектом, описывающих уже выполненные, выполняемые в текущий момент времен и предстоящие к выполнению работы, формируют данные по времени планового и фактического исполнения операций, отклонениям от штатного исполнения операций, которые также выделяют соответствующим цветовым сигналом, при этом дополнительно, одновременно с контролем хода операций контролируют поведение и состояния параметров объекта и выявляют отклонения поведения параметров от хода выполнения операций и некорректные состояния параметров объекта после выполнения операций.

Дополнительно определяют разность между фактическим временем окончания и плановым временем операции, добавляют ее к записи образа операции, и выделяют цветом. Дополнительным цветом выделяют образ операции, при регистрации проблемы, препятствующей исполнения операции.

Техническая задача системы контроля процессов эксплуатации сложного технического объекта решается тем, что она содержит объект контроля, контрольно-проверочную аппаратуру и каналы передачи данных, с канальными входами-выходами блока формирования и хранения плановых технологических графиков через каналы передачи данных соединены канальные входы-выходы блока фактического графика, канальные входы-выходы которого соединены через каналы передачи данных с канальными входами-выходами блока архива технологических графиков, контрольно-проверочной аппаратуры, станций руководителей работ, одного или нескольких экранов коллективного пользования и станций исполнителей работ, при этом через каналы передачи данных с канальными входами-выходами, станций руководителей работ, одного или нескольких экранов коллективного пользования и станций исполнителей работ соединены канальные входы-выходы блока формирования графического представления результатов контроля сигналов.

Перечисленные отличительные признаки позволяют расширить возможности способа контроля процессов эксплуатации сложного технического объекта и системы контроля процессов эксплуатации сложного технического объекта по выявлению нештатных ситуаций за счет:

формирования наряду с окнами представления поведения контролируемых персоналом параметров (от установленных на объекте и на его компонентах источников информации - датчиков, узлов и агрегатов) одного или нескольких мультидиалоговых окон с представлением в них одного или нескольких перечней операций для каждого цикла выполняемых с объектом и с его компонентами работ;

формирования для представления в мультидиалоговых окнах проводимых работ графические образы операций в виде таблиц (строками представляющих операции с объектом и с его компонентами), описывающих уже выполненные, выполняемые в текущий момент времен и предстоящие к выполнению работы;

фиксирования при выполнении каждого цикла работ начала и окончания операций, отклонений от эталонного хода выполнения операций (проблемы и нештатные ситуации, приводящие к невыполнению операций, отклонения по времени выполнения) и сравнения полученных данных с эталонными значениями и на основании сравнения, для акцентирования внимания персонала, выделения соответствующим цветом строки таблиц соответствующие отдельным операциям.

Предлагаемые технические решения промышленно применимы, так как основаны на компьютерной технике и средствах контроля, широко использующихся в автоматизированных системах контроля сложных технических объектов.

Предлагаемые технические решения позволят:

концентрировать внимание пользователя не только на необходимой контролируемой измерительной информации, реакций узлов и агрегатов, но и на данные о ходе выполнения операций с объектом;

формировать графические представления данных о ходе и результатах выполнения работ с объектом в удобном для пользователя виде.

Сущность заявляемых решений состоит в том, в дополнение к отображению контролируемых реакций и параметров объекта или его компонентов, выполняемые с объектом работы отображают на экране одного или нескольких многоцветных видеомониторов (дисплеев) в виде таблицы, имеющей n строк по количеству контролируемых операций технологического процесса. Те строки таблицы, которые соответствуют предстоящим операциям, выполняют без цветового фона (или фоном белого цвета). Элементы отображения в строках таблицы соответствующих нормальному исполнению операций, выполняются одним фоном цвета, например, одним из тонов зеленого, ассоциирующегося с отсутствием отклонением. Элементы отображения в строках таблицы соответствующих нормальному исполнению операций, выполняются одним фоном цвета, например, одним из тонов зеленого, ассоциирующегося с отсутствием отклонением от эталона. Элементы отображения в строках таблицы соответствующие операциям, выполняемым в текущий момент времени, выделяются фоном цвета, например, одним из тонов голубого. Другим цветом, например, тоном красного, ассоциирующегося с отклонениями, выполняются фоны строк таблицы, относящиеся к операциям по которым зафиксированы отклонения от эталона (например, зафиксированы проблемы, из-за которых операция незавершена).

Это позволяет концентрировать внимание операторов на процессах, произошедших на контролируемом объекте, своевременно выявлять отклонения от нормального хода процессов (по цвету графиков, диаграмм контролируемых параметров, как и в известных способах, а также по цвету строк таблицы представляющей данные контроля хода работ с объектом или с его компонентами), выявлять появление «нештатных» ситуаций, связанных не только с неисправностями отдельных компонентов объекта, но и с неправильными действиями персонала или при выполнении ручных операций с объектом, или при управлении контрольно-проверочной аппаратурой, или неправильными действиями контрольно-проверочной аппаратуры.

Предложенный способ и система поясняется чертежами фиг.1 и фиг.2. На фиг.1 представлена структурная схема системы для реализации предлагаемого способа, где

1 - сложный технический объект (объект контроля);

2 - компоненты сложного технического объекта;

3 - датчики для измерения параметров объекта (его компонентов);

4 - управляемые узлы и агрегаты, управляемые с управляющих входов компонентов объекта;

5 - сигнальные узлы и агрегаты (формирующие сигналы на выходы компонентов объекта);

6 - контрольно-проверочная аппаратура;

7 - блок формирования графического представления результатов контроля сигналов;

8 - блок формирования и хранения плановых технологических графиков (по подготовке объекта к эксплуатации);

9 - блок фактического графика;

10 - блок архива технологических графиков;

11 - станции руководителей работ;

12 - экран коллективного пользования;

13 - станции исполнителей работ;

14 - каналы передачи данных 14;

15 - управляющие выходы контрольно-проверочной аппаратуры;

16 - выходы компонентов.

Как правило, станции 11 и 13 реализуются на основе персональных ЭВМ. В качестве варианта возможны мобильные исполнения станций 11 и 13.

Компоненты системы для реализации предлагаемого способа соединены следующим образом. Выходы датчиков 3, узлов и агрегатов 5 соединены с выходами компонентов 2. Входы узлов и агрегатов 4 соединены с управляющими входами компонентов 2. Управляющие выходы 15 контрольно-проверочной аппаратуры 6 соединены с управляющими входами компонентов 2 сложного технического объекта 1. Выходы 16 компонентов 2 сложного технического объекта 1 соединены со входами контрольно-проверочной аппаратуры 6. Канальные входы-выходы контрольно-проверочной аппаратуры 6, блока формирования графического представления результатов контроля сигналов 7, блока формирования и хранения плановых технологических графиков 8, блока фактического графика 9, блока архива технологических графиков 10, станций руководителей работ 11, экрана коллективного пользования 12, станций исполнителей работ 13 соединены с каналами передачи данных 14.

Один из возможных вариантов реализации представления графика выполняемых с объектом операций на мониторах показан на фиг.2, где:

17 - строка таблицы, представляющая нормально выполненную операцию подготовки объекта; элементы отображения в строке - наименование операции, плановые времена начала и окончания операции 20, прямоугольник фактической длительности исполнения операции 23 в зоне таблицы с временной шкалой 21 выполнены одним из тонов зеленого цвета;

18 - строка таблицы, представляющая выполняемую в текущий момент времени операцию с объектом; элементы отображения в строке - наименование операции, плановые времена начала и окончания операции 20, прямоугольник фактической длительности исполнения операции 26 в зоне таблицы с временной шкалой 21 выполнены одним из тонов голубого цвета;

19 - строка таблицы, представляющая предстоящую к выполнению операцию подготовки объекта; элементы отображения в строке - наименование операции, плановые времена начала и окончания операции 20, прямоугольник плановой длительности исполнения операции 27 в зоне таблицы с временной шкалой 21 выполнены без фона (или белый цвет);

20 - две колонки для представления плановых времени начала и времени завершения операций;

21 - временная шкала зоны таблицы для представления прямоугольников плановых и фактических времен исполнения операций (линейный график операций);

22 - линия (визир) текущего времени;

23 - наложенные прямоугольники планового (белый фон) и фактического (зеленый фон) исполнения нормально завершенной операции; дополнительный элемент отображения - фактическое время (длительность) исполнения операции (белый цвет); длины прямоугольников пропорциональны (в соответствии с временной шкалой 21) соответственно плановому и фактическому времени исполнения;

24 - наложенные прямоугольники планового (белый фон) и фактического (зеленый фон) исполнения завершенной операции, при выполнении которой задержано по отношению к плановому время завершения операции; длины прямоугольников пропорциональны (в соответствии с временной шкалой 21) соответственно плановому и фактическому времени исполнения; дополнительный элемент отображения - время, на которое задержано исполнение операции (красный шрифт);

25 - наложенные прямоугольники планового (белый фон) и фактического (зеленый фон) исполнения завершенной операции, при выполнении которой задержано по отношению к плановому время начала исполнения операции; длины прямоугольников пропорциональны (в соответствии с временной шкалой 21) соответственно плановому и фактическому времени исполнения;

26 - наложенные прямоугольники планового (белый фон) и фактического (голубой фон) исполнения выполняемой в текущий момент времени операции; длины прямоугольников пропорциональны (в соответствии с временной шкалой 21) соответственно плановому и фактическому времени исполнения;

27 - прямоугольники планового (белый фон) исполнения предстоящей операции; длина прямоугольников пропорциональны (в соответствии с временной шкалой 21) плановому времени исполнения.

Работает предлагаемая система при реализации предлагаемого способа следующим образом. Как и в известных способах, после каждого цикла работ с объектом 1 (или с его компонентом 2), выполняемых в определенном временном интервале технологического процесса, проводят с помощью какой-либо контрольно-проверочной аппаратуры (КПА) 6 сеансы контроля. Для этого с помощью КПА 6, на управляющие выходы 15 формируют инициирующие воздействия. Сигналы реакций объекта (его компонента) на инициирующие воздействия с выходы 15 компонентов 2 сложного технического объекта 1 направляют на входы КПА 6. С помощью КПА 6

сигналы реакций обрабатывают, например, сравнивают с эталоном. Для более детального анализа реакций объекта используют также данные датчиков 3, установленных на компонентах 2 объекта 1. Совокупность результатов обработки с ЮТА 6 через канальные входы-выходы и каналы передачи данных 14 направляют на канальные входы-выходы блока формирования графического представления результатов контроля сигналов 7. Через канальные входы-выходы и по каналам передачи данных 14 данные для графического представления результатов контроля сигналов направляют для представления на мониторах станций руководителей работ 11, станций исполнителей работ 13, а при необходимости и на экран(ы) коллективного пользования 12.

В состав системы включают блок формирования и хранения плановых технологических графиков 8; с помощью блока 8 формируют данные о составе операций технологических графиков; перед началом работ с объектом 1 (или с его компонентами 2) данные о составе операций технологических графиков по канальным входам-выходам блок формирования и хранения плановых технологических графиков 8, через каналы передачи данных 14 направляют в блок фактического графика 9 (через его канальные входы-выходы);

для каждой операции указывают время ее начала и завершения и формируют исходный фактический график;

при проведении операций (например, с помощью КПА) с блоков 6 через их канальные входы-выходы, через каналы передачи данных 14, на канальные входы-выходы блока фактического графика 9 отправляют сообщения о начале и окончании операций;

при проведении ручных операций отправляют сообщения о начале и окончании операций со станций руководителей работ 11 и станций исполнителей работ 13 (в том числе и со станций 11 и 13 в мобильном исполнении); тракт передачи сообщений - канальные входы-выходы станций 11 и 13, каналы передачи данных 14, канальные входы-выходы блока фактического графика 9;

через канальные входы-выходы, по каналам передачи данных 14 блок фактического графика 9 предоставляет данные о фактическом исполнении графика операций на канальные входы-выходы блока формирования графического представления результатов контроля сигналов 7;

через канальные входы-выходы блока формирования графического представления результатов контроля сигналов 7 и по каналам передачи данных 14 данные для графического представления о фактическом ходе выполнения графиков операций направляют для представления на мониторах станций руководителей работ 11, станций исполнителей работ 13, а при необходимости и на экран(ы) коллективного пользования 12.

Форма представления фактического хода выполнения графиков операций показана на фиг. 2.

После завершения работ с объектом совокупность данных о фактическом исполнении графиков операций (с компонентами 2 и с объектом 1 в целом) через канальные входы-выходы из блока фактического графика 9, по каналам передачи данных 14, через канальные входы-выходы блока архива технологических графиков 10 направляют в организуемый в блоке архив фактически выполненных технологических графиков.

В результате применения предлагаемого изобретения, при подготовке ракет к пуску, достигается эффект, заключающийся в оперативном контроле хода исполнения операций с компонентами объекта и с объектом в целом с локализацией конкретной операцией и времени отклонений от нормального хода операций, а также в сокращении сроков анализа контрольных данных за счет комплексного представления поведения и контролируемых параметров объекта (его компонентов) и фактического исполнения графиков операций в удобном для восприятия графическом виде, возможности наблюдать на экране одного или нескольких многоцветных видеомониторов поток регистрируемой контрольных данных. Выделением цветом ненормального хода технологических операций и контролируемых параметров концентрирует внимание инженеров-испытателей на значимых с точки зрения анализа отклонений процессах объекта и позволяет расширить возможности выявления нештатных ситуаций.

Заявленное техническое решение позволит снизить вероятность необнаружения аварийной или сбойной ситуации, снизить вероятность ошибки при описании и анализе поведения объектов и расширить возможности оперативного предупреждения нештатных ситуаций.

Особенно актуально использование предложения в системах контроля и оценки технического состояния изделий авиационной и космической промышленности. Возможно использование предлагаемого способа и в системах управления технологическими процессами.

Группа изобретений используется в системах контроля сложных технических объектов. Технический результат - создание средств контроля процессов сложных объектов, обеспечивающих автоматизированный контроль параметров объекта и фактического исполнения операций с объектом, а также проверок параметров после окончания операций. Для этого предложен способ контроля процессов эксплуатации сложного технического объекта, при котором преобразуют параметры датчиков в информационные сигналы, обрабатывают сигналы, сравнивают с эталоном, выявляют соответствие, причем выделяют несоответствия цветовым сигналом, и формируют мультидиалоговые окна, формируют для представления в мультидиалоговых окнах образы операций, описывающие уже выполненные, выполняемые и предстоящие к выполнению работы, формируют данные по времени планового и фактического исполнения операций, отклонениям от штатного исполнения операций, при этом дополнительно, одновременно с контролем хода операции контролируют поведение и состояния параметров объекта и выявляют отклонения поведения параметров от хода выполнения операций и некорректные состояния параметров объекта после выполнения операций. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ контроля процессов эксплуатации сложного технического объекта, при котором преобразуют параметры датчиков в соответствующие информационные сигналы, обрабатывают информационные сигналы на заданном временном интервале, сравнивают с эталоном, выявляют соответствие требованиям на заданном временном интервале, причем выделяют несоответствия требованиям соответствующим цветовым сигналом, дополнительно формируют одно или несколько мультидиалоговых окон и представляют в них один или несколько перечней операций для каждого цикла выполняемых с объектом или с его компонентами работ, формируют для представления в мультидиалоговых окнах образы операций в виде таблиц, строками представляющих операции с объектом, описывающих уже выполненные, выполняемые в текущий момент времен и предстоящие к выполнению работы, формируют данные по времени планового и фактического исполнения операций, отклонениям от штатного исполнения операций, которые также выделяют соответствующим цветовым сигналом, отличающийся тем, что дополнительно, одновременно с контролем хода операции контролируют поведение и состояния параметров объекта и выявляют отклонения поведения параметров от хода выполнения операций и некорректные состояния параметров объекта после выполнения операций.

2. Система контроля процессов эксплуатации сложного технического объекта, содержащая объект контроля, контрольно-проверочную аппаратуру и каналы передачи данных, с канальными входами-выходами блока формирования и хранения плановых технологических графиков через каналы передачи данных соединены канальные входы-выходы блока фактического графика, канальные входы-выходы которого соединены через каналы передачи данных с канальными входами-выходами блока архива технологических графиков, контрольно-проверочной аппаратуры, станций руководителей работ, одного или нескольких экранов коллективного пользования и станций исполнителей работ, отличающаяся тем, что через каналы передачи данных с канальными входами-выходами, станций руководителей работ, одного или нескольких экранов коллективного пользования и станций исполнителей работ соединены канальные входы-выходы блока формирования графического представления результатов контроля сигналов.