L'utilisation généralisée d'appareils radioélectroniques pour le traitement du signal numérique suscite un intérêt accru pour le diagnostic de leur état technique. L'un des types de diagnostic des nœuds et blocs numériques est le diagnostic de test, dont l'utilisation au stade de la conception et de la fabrication des nœuds numériques permet de déterminer l'exactitude de leur fonctionnement et d'effectuer la procédure de dépannage.

L'essence du contrôle de test est un signal de test fourni à un appareil numérique et provoquant une réponse du centre de contrôle indiquant son fonctionnement.

Test – un ensemble de signaux de test.

Un programme de test est une séquence ordonnée de tests.

Il existe deux approches pour créer un programme de test ; selon cela, on distingue deux types de contrôle :

1) fonctionnel – l'algorithme de fonctionnement d'un appareil numérique est utilisé comme information initiale pour construire un programme de test, c'est-à-dire résoudre un problème de contrôle. Il ne permet pas d'identifier une partie importante des défauts possibles en l'absence d'informations sur les causes et la nature des défauts possibles, avec une complexité accrue du système contrôlé ou de faibles exigences d'exhaustivité du contrôle.

2). Structurel - lors du développement d'un programme de test, des données sur la structure du centre de contrôle et la nature des défauts possibles sont utilisées. Il permet une vérification assez complète des performances du centre de contrôle. Cependant, pour les appareils numériques complexes, les méthodes de contrôle structurel sont inefficaces en raison du grand nombre d'éléments de circuit et du manque de modèles de défauts adéquats caractéristiques des centres de contrôle complexes.

Pour montrer plus clairement les problèmes de test, nous déterminerons le temps nécessaire pour tester un microcircuit typique (MPK580).

Le nombre requis de combinaisons de tests possibles est généralement déterminé comme C = 2 nm, où n est la longueur du mot de données en bits (n = 8), m est le nombre de commandes dans le système de commande MP (m = 76). Alors C=2 8*76 =2 608 =10 183. Il s'agit du nombre total de combinaisons de tests. Laissez chaque test durer 1µs. Ensuite, tous les tests nécessiteront un temps de test t=10 177 s. Une année de 365 jours contient 3,15 * 10 7 s. Par conséquent, tous les tests prendront fin dans 0,3 * 10 170 ans. A titre de comparaison, l'âge de la Terre est de 4,7 * 10 9 ans.

En fonction du détail de l'objet de contrôle lors de l'élaboration d'un programme de test, on distingue les méthodes de contrôle systémiques et modulaires

1). Système - le centre de contrôle est considéré comme un tout, pour lequel un programme de test est développé.

2). Contrôle modulaire - le centre de contrôle est considéré comme un ensemble d'unités fonctionnelles individuelles (modules), pour chacune desquelles son propre programme de test est compilé. Ces programmes sont ensuite combinés dans un programme de vérification à l'échelle du système. Les approches systématiques et modulaires de construction de programmes de test peuvent utiliser des méthodes fonctionnelles et structurelles.

Lors du développement de diagnostics de test, il est difficile de déterminer les réactions de référence lors du test des circuits existants, de déterminer le nombre optimal de points de contrôle pour supprimer la réaction de sortie du circuit numérique diagnostiqué. Cela peut être fait soit en créant un prototype de l'appareil numérique en cours de développement et en le diagnostiquant à l'aide de méthodes matérielles, soit en effectuant une simulation informatique à la fois de l'appareil numérique et du processus de diagnostic. La plus rationnelle est la deuxième approche, qui implique la création de systèmes de diagnostic automatisés permettant le diagnostic des circuits numériques au stade de la conception et capables de résoudre les problèmes suivants :

1. Effectuer une modélisation logique de circuits numériques à l'aide d'un ordinateur. Le but de la modélisation logique est de remplir la fonction du circuit conçu sans sa mise en œuvre physique. Afin de vérifier les états des signaux dans le circuit, il est nécessaire de décrire avec précision les délais de réponse de tous les éléments dans des conditions de synchronisation. Si par exemple seules les valeurs d'une fonction logique en sortie d'un circuit sont vérifiées, alors il suffit de représenter le circuit au niveau des éléments logiques.

2. Modélisation des défauts. La tâche de la détection des défauts dans les circuits numériques est de déterminer si le circuit numérique présente le comportement souhaité. Pour résoudre ce problème, il faut tout d'abord établir un modèle de circuit numérique comme objet de contrôle, puis une méthode de détection de défauts et, enfin, un modèle de défaut. Du point de vue du comportement des circuits numériques, ils peuvent être divisés en combinatoires et séquentiels. En termes de détection de défauts, les circuits combinatoires constituent un modèle relativement simple. Les circuits séquentiels ont des boucles de rétroaction internes dans leur comportement, ce qui rend généralement la détection des défauts extrêmement difficile.

Modélisation du processus de diagnostic des tests. La stratégie classique de test des circuits numériques repose sur la formation de séquences de test permettant de détecter des ensembles de défauts spécifiés. En même temps, pour effectuer la procédure de test, en règle générale, les séquences de test elles-mêmes ainsi que les réactions de sortie de référence des circuits à leur influence sont stockées. Au cours de la procédure de test elle-même, sur la base des résultats de la comparaison des réactions de sortie réelles avec celles de référence, une décision est prise concernant l'état du circuit testé. Si les réactions reçues du circuit correspondent à celles de référence, il est considéré comme utilisable, sinon le circuit contient un défaut et est dans un état défaillant.

Pour un certain nombre de circuits actuellement produits, l'approche classique nécessite un temps important tant pour la formation des séquences de test que pour la procédure de test. De plus, de grands volumes d’informations de test et de réactions de sortie de référence nécessitent un équipement sophistiqué pour mener une expérience de test. De ce fait, le coût et le temps requis pour mettre en œuvre l’approche classique augmentent plus rapidement que la complexité des circuits numériques pour lesquels elle est utilisée.

Par conséquent, de nouvelles solutions sont proposées pour simplifier considérablement à la fois la procédure de construction de séquences de test et la réalisation d’une expérience de test. Dans le cas général, la mise en œuvre des méthodes proposées est représentée par le schéma de la Fig. 1.

GTV– générateur d'influence de test (générateur de séquence M);

Californie– circuit numérique;

Bloc de réactions standards– un bloc stockant les réactions de sortie compressées ;

La relation logique des blocs fonctionnels est construite comme suit : à partir du générateur de stimulus de test, via un circuit numérique, les signaux sont fournis au circuit de compression d'informations. Les réactions de sortie compressées sont acheminées vers un circuit de comparaison, où elles sont comparées aux normes stockées dans le bloc de réactions de référence. Ensuite, les informations sont transmises au périphérique de sortie pour obtenir des informations sur l'état du circuit.

Dans les tests compacts, les méthodes les plus simples sont utilisées pour mettre en œuvre une séquence de test, permettant d'éviter une procédure de synthèse complexe. Ceux-ci incluent les algorithmes de synthèse suivants :

1. Formation de tous les ensembles de tests d'entrée possibles, c'est-à-dire recherche complète de combinaisons binaires. Suite à l’application d’un tel algorithme, des séquences dites de compteur sont générées.

2. Formation d'ensembles de tests aléatoires avec les probabilités requises d'apparition de symboles un et zéro pour chaque entrée de l'AC.

3. Formation de séquences pseudo-aléatoires.

La principale propriété de ces algorithmes est que du fait de leur utilisation, des séquences de très grandes longueurs sont reproduites. Par conséquent, aux sorties du système numérique testé, ses réactions se forment, ayant la même longueur. De plus, si pour les générateurs de séquences de test générant des séquences compteurs, aléatoires et pseudo-aléatoires, il n'y a pas de problème de mémorisation et de stockage, alors pour les réactions de sortie de chaque circuit, un tel problème se produit. La solution la plus simple pour réduire considérablement la quantité d’informations stockées sur les réactions de sortie de référence consiste à obtenir des estimations intégrales ayant une dimension inférieure. Des algorithmes de compression sont utilisés pour cela. Grâce à leur application, des estimations compactes d'informations compressibles sont formées. Ces estimations sont souvent appelées sommes de contrôle, mots-clés, syndromes ou signatures des pôles correspondants d'un circuit numérique, pour lesquels l'un des algorithmes de compression d'informations est utilisé. Ainsi, les tests compacts sont généralement compris comme des tests dans lesquels la génération de tests et l'analyse des réponses sont effectuées par des algorithmes compacts. Les systèmes de test compacts sont utilisés pour présenter les informations sous une forme condensée.

Dans le cadre de la création de systèmes numériques complexes basés sur des circuits intégrés, une grande attention a récemment été accordée au développement de nouvelles méthodes de tests embarqués, c'est-à-dire définition de la procédure de diagnostic comme l'une des fonctions du système numérique. Actuellement, le besoin de systèmes de test rentables est intensifié par l'augmentation du degré d'intégration de la base élémentaire de la technologie informatique. À cet égard, il existe une tendance à réduire la complexité matérielle des outils de diagnostic.

La classe de systèmes de test compacts la plus étudiée est celle des systèmes en boucle ouverte, dans lesquels le générateur de test (GT), l'objet de test (OT) et l'analyseur de réponse (AO) sont connectés en série (Fig. 2a). Une réduction supplémentaire de la complexité matérielle est obtenue dans la classe des systèmes fermés, où le générateur, l'objet et l'analyseur forment une boucle fermée (Fig. 2b).

Les particularités des systèmes fermés sont dues à l'effet de « multiplication » du défaut le long du contour, ce qui améliore les capacités de détection.

Riz. 2. Systèmes de test en boucle ouverte (a) et en boucle fermée (b).

L'étroitesse des systèmes de test compacts contribue de manière significative à résoudre la contradiction provoquée par le décalage entre les caractéristiques des anciens outils de test et les caractéristiques de l'objet nouvellement créé. Étant donné que pendant le fonctionnement des moyens intégrés de tels systèmes, il n'y a pas d'accès aux dispositifs de stockage ni de comparaison des réponses réelles avec celles de référence, il est possible d'effectuer des contrôles à une fréquence de fonctionnement élevée de l'objet.

Le développement de systèmes de tests fermés est associé à l'émergence d'un système de tests annulaires. Dans les systèmes en anneaux, les fonctions du générateur et de l'analyseur sont combinées dans l'espace et le temps, la topologie de la structure a la forme d'un anneau, les modèles de système sont décrits dans l'algèbre des polynômes en anneaux et des graphiques en anneaux (cycliques), ce qui a donné atteindre le terme test de boucle (ci-après CT). Au cours du processus de vérification, un système sain passe par ses états selon un itinéraire cyclique. Par conséquent, une conclusion sur l'état de fonctionnement d'un objet est tirée sur la base d'une comparaison des états initial et final du système.

Deux groupes principaux de méthodes sont utilisés pour surveiller et diagnostiquer les appareils numériques : test et fonctionnel. Pour les mettre en œuvre, du matériel et des logiciels sont utilisés. Lors du contrôle des tests, des influences spéciales (tests) sont appliquées et les réactions du système contrôlé (appareil, unité) sont supprimées et analysées à un moment où, en règle générale, il ne fonctionne pas aux fins prévues. Ceci détermine le champ d'application de ce type de contrôle : dans le processus de mise en place des systèmes, lors de la réglementation, pour les tests autonomes des systèmes avant le début du fonctionnement normal.

Le contrôle fonctionnel est conçu pour surveiller et diagnostiquer le système pendant son fonctionnement. Toutefois, si des moyens de contrôle fonctionnel sont disponibles dans le système, ils sont généralement également utilisés lors du contrôle des tests. Des moyens de contrôle fonctionnel assurent :

Détection d'un défaut au moment de sa première manifestation au point de contrôle, ce qui est particulièrement important dans le cas où l'action du défaut doit être rapidement bloquée ;

Fournir les informations nécessaires au contrôle du fonctionnement du système en présence d'un dysfonctionnement, notamment pour modifier (reconfigurer) la structure du système ;

Temps de dépannage réduit.

En utilisant matériel contrôle fonctionnel, un équipement redondant est introduit dans le composant ou l'appareil, qui fonctionne simultanément avec l'équipement principal. Les signaux apparaissant lors du fonctionnement de l'équipement principal et de l'équipement de contrôle sont comparés selon certaines lois. À la suite d'une telle comparaison, des informations sont générées sur le bon fonctionnement du nœud surveillé (appareil). Dans le cas le plus simple, une copie du nœud testé est utilisée comme équipement redondant (ce qu'on appelle la redondance structurelle), car ainsi que la relation de contrôle la plus simple sous la forme d'une comparaison de deux ensembles identiques de codes. Dans le cas général, des dispositifs de contrôle plus simples sont utilisés, mais les méthodes permettant d'obtenir des relations de contrôle deviennent plus compliquées.

Pour surveiller le fonctionnement des appareils principaux et de contrôle, des méthodes de comparaison sont utilisées : mots d'entrée et de sortie, états internes et transitions.

La première méthode est la duplication, la majorisation, ainsi que le contrôle utilisant des combinaisons de codes interdites. Il comprend également des méthodes de codage redondantes. Le codage redondant est basé sur l'introduction de symboles supplémentaires dans les informations d'entrée, traitées et de sortie, qui, avec les principales, forment des codes ayant des propriétés de détection (correction) d'erreurs. La deuxième méthode est principalement utilisée pour surveiller les appareils de commande numériques.

Les types de codes suivants se sont répandus pour le contrôle : code de contrôle de parité, code de Hamming, codes itératifs, codes d'équilibre, codes résiduels, codes cycliques.

Code avec contrôle de parité (impair) est formé en ajoutant un bit (de contrôle) redondant au groupe de bits d'information, qui sont un code simple (non redondant). Lors de l'utilisation de la parité, le chiffre de contrôle de parité est « 0 » si le nombre de un dans le code est pair, et « 1 » si le nombre de un est impair. Par la suite, lors de la transmission, du stockage et du traitement, le mot est transmis avec son chiffre. Si, lors de la transmission d'informations, le dispositif récepteur détecte que la valeur du bit de contrôle ne correspond pas à la parité de la somme des unités de mots, cela est alors perçu comme le signe d'une erreur. La parité impaire contrôle la perte totale d'informations, puisqu'un mot de code composé de zéros est interdit. Le code de contrôle de parité a peu de redondance et ne nécessite pas de coûts matériels importants pour mettre en œuvre le contrôle. Ce code permet de contrôler : les transferts/informations entre registres, la lecture des informations en RAM, les échanges entre appareils.

Codes itératifs utilisé pour contrôler le transfert de tableaux de codes entre une mémoire externe et un processeur, entre deux processeurs, et dans d'autres cas. Un code itératif est formé en ajoutant des bits de parité supplémentaires à chaque ligne de chaque colonne du tableau de mots transmis (code bidimensionnel). De plus, la parité peut également être déterminée par les éléments diagonaux du tableau de mots (code multidimensionnel). La capacité de détection du code dépend du nombre de caractères de contrôle supplémentaires. Il détecte plusieurs erreurs et est facile à mettre en œuvre.

Corrélation les codes se caractérisent par l'introduction de symboles supplémentaires pour chaque chiffre de la partie informationnelle du mot. S'il y a un 0 dans n'importe quel chiffre du mot, alors dans le code de corrélation, il est écrit comme « 01 » ; si c'est 1, alors avec le symbole « 10 ». Un signe de corruption du code est l'apparition des caractères « 00 » et « 11 ».

Coder avec une simple répétition(contrôle de correspondance) est basé sur la répétition de la combinaison de codes d'origine ; le décodage s'effectue en comparant la première (information) et la deuxième (vérification) parties du code. Si ces pièces ne correspondent pas, la combinaison acceptée est considérée comme incorrecte.

Codes d'équilibre sont utilisés pour contrôler les transferts de données entre appareils, ainsi que lors du transfert de données via des canaux de communication. Un code d'équilibre est un code qui comporte un certain nombre fixe d'unités (le poids est le nombre d'unités dans le code). Un exemple de code d'équilibre est le code « 2 » à partir de « 5 », à partir de « 8 ». Il existe un nombre infini de codes d'équilibre.

Contrôle des combinaisons interdites, Les appareils à microprocesseur utilisent des circuits spéciaux qui détectent l'apparition de combinaisons interdites, par exemple l'accès à une adresse inexistante, l'accès à un appareil inexistant ou un choix d'adresse incorrect.

Code correcteur de Hamming est construit de telle manière qu'un certain nombre est ajouté aux bits d'information disponibles du mot D les bits de contrôle, qui sont formés avant la transmission des informations en calculant la parité des sommes d'unités pour certains groupes de bits d'information. Le dispositif de contrôle à l'extrémité de réception forme une adresse d'erreur à partir des informations reçues et des bits de contrôle via des calculs de parité similaires ; le bit erroné est corrigé automatiquement.

Codes cycliques utilisé dans les moyens de transmission séquentielle de symboles binaires qui composent un mot. Un exemple typique de tels moyens est un canal de communication par lequel des données discrètes sont transmises. La particularité des codes cycliques qui déterminent leur nom est que si une combinaison de codes à N chiffres appartient à un code donné, alors la combinaison obtenue par permutation cyclique de signes appartient également à ce code. L'élément principal de l'équipement de codage et de décodage lorsque l'on travaille avec de tels codes est un registre à décalage avec rétroaction, qui possède les propriétés cycliques nécessaires. Le code cyclique d'un numéro à N chiffres, comme tout code systématique, est constitué de signes d'information et de signes de contrôle, ces derniers occupant toujours les chiffres de poids faible. La transmission série s'effectuant à partir du bit de poids fort, les caractères de contrôle sont transmis à la fin du code.

Logiciel La surveillance fonctionnelle est utilisée pour améliorer la fiabilité du fonctionnement des appareils, systèmes et réseaux individuels dans les cas où l'efficacité de la détection des erreurs matérielles est insuffisante. Les méthodes logicielles de diagnostic fonctionnel reposent sur l'établissement de certaines relations entre les objets impliqués au cours du travail pour assurer la détection des erreurs. Les objets peuvent être des commandes individuelles, des algorithmes, des modules de programme et des progiciels (fonctionnels et de service).

Les relations de contrôle sont établies aux niveaux du système, de l'algorithme, du logiciel et du micrologiciel.

La formation des États de contrôle repose sur deux principes :

Mise en œuvre de méthodes de diagnostic fonctionnel basées sur la théorie du codage par logiciel à différents niveaux, c'est-à-dire la redondance des informations est utilisée ;

Elaboration de ratios particuliers selon diverses règles basées sur l'utilisation de redondances temporaires (comptage double et multiple, comparaison avec des limites pré-calculées, troncature de l'algorithme, etc.) en transformant le processus de calcul.

Les deux principes sont utilisés pour diagnostiquer toutes les opérations de base effectuées par les moyens du processeur - opérations d'entrée-sortie, stockage et transmission d'informations, logiques et arithmétiques.

L'avantage du logiciel de contrôle fonctionnel réside dans sa flexibilité et sa capacité à utiliser n'importe quelle combinaison pour une détection rapide des erreurs. Ils jouent un rôle important pour assurer le niveau requis de fiabilité du traitement de l'information. Pour leur mise en œuvre, ils nécessitent des coûts supplémentaires en temps de calcul et en mémoire, des opérations de programmation supplémentaires et de préparation des données de contrôle.

Contrôle par méthode de comptage double ou multiple consiste dans le fait que la solution de l'ensemble du problème dans son ensemble ou de ses parties individuelles est effectuée deux ou plusieurs fois. Les résultats sont comparés et leur coïncidence est considérée comme un signe de fidélité. Des règles de comparaison plus complexes sont également utilisées, par exemple des règles majorisées, lorsqu'un résultat qui correspond à un plus grand nombre de résultats corrects est accepté comme correct.

La mise en œuvre du comptage double ou multiple consiste à déterminer les points de contrôle auxquels la comparaison aura lieu, et des quantités spéciales de mémoire sont allouées pour stocker les résultats des calculs intermédiaires et finaux, des commandes de comparaison sont utilisées et une transition conditionnelle pour continuer le calcul ( si les résultats coïncident) ou à la répétition suivante (si les résultats ne correspondent pas.).

Contrôle par la méthode de l'algorithme tronqué, Sur la base de l'analyse des algorithmes exécutés par le processeur, un algorithme dit tronqué est construit. Le problème est résolu à l'aide d'un algorithme complet, qui fournit la précision nécessaire, et d'un algorithme tronqué, qui permet d'obtenir rapidement une solution, bien qu'avec moins de précision. Ensuite, une comparaison est effectuée entre les résultats exacts et approximatifs. Un exemple d'algorithme tronqué consiste à modifier le pas de solution (augmentation) lors de la résolution d'équations différentielles.

Méthode de substitution. Lors de la résolution de systèmes d'équations, y compris non linéaires et transcendantales, il est nécessaire de substituer les valeurs trouvées dans les équations d'origine. Après cela, les côtés droit et gauche de l’équation sont comparés pour déterminer les résidus. Si les résidus ne sortent pas des limites spécifiées, la solution est considérée comme correcte. Le temps consacré à un tel contrôle est toujours inférieur à celui d'une solution répétée. De plus, cela permet de détecter non seulement les erreurs aléatoires, mais également les erreurs systématiques, qui passent souvent inaperçues en raison d'un double comptage.

Méthode de test limite ou la méthode des "fourchettes". Dans la plupart des problèmes, vous pouvez trouver à l’avance les limites (« fourchette ») dans lesquelles certaines des quantités requises doivent se situer. Cela peut être fait, par exemple, sur la base d'une analyse approximative des processus décrits par cet algorithme. Le programme fournit certains points où une vérification est mise en œuvre pour garantir que les variables sont dans les limites spécifiées. En utilisant cette méthode, vous pouvez détecter des erreurs grossières qui rendent inutile la poursuite du travail.

Validation à l'aide de connexions supplémentaires. Dans certains cas, il est possible d'utiliser des connexions supplémentaires entre les grandeurs souhaitées pour le contrôle. Un exemple typique de telles relations sont les relations trigonométriques bien connues. Il est possible d'utiliser des connexions de corrélation pour des tâches de traitement de processus aléatoires et de traitement statique. Une variante de cette approche sont les méthodes dites d'équilibre ; leur essence est que des groupes individuels de données satisfont certaines relations. La méthode vous permet de détecter les erreurs causées par des échecs.

Méthode des variables redondantes consiste à introduire des variables supplémentaires qui sont soit liées par des relations connues aux variables principales, soit les valeurs de ces variables dans certaines conditions sont connues à l'avance.

Contrôle par méthode de comptage à rebours, dans ce cas, sur la base du résultat obtenu (valeurs de fonction), les données initiales (arguments) sont trouvées et comparées aux données initiales initialement spécifiées. S'ils coïncident (avec une précision donnée), alors le résultat obtenu est considéré comme correct. Pour compter à rebours, des fonctions inverses sont souvent utilisées. L'utilisation de cette méthode est conseillée dans les cas où la mise en œuvre de fonctions inverses nécessite un petit nombre d'instructions, de temps ordinateur et de mémoire.

Méthode de somme de contrôle. Des tableaux séparés de mots de code (programmes, données sources, etc.) se voient attribuer des mots de contrôle redondants, qui sont obtenus à l'avance en additionnant tous les mots d'un tableau donné. Pour effectuer le contrôle, la sommation de tous les mots du tableau et une comparaison bit à bit avec le mot de référence sont effectuées. Par exemple, lors de la transmission de données sur un canal de communication, tous les mots, nombres et symboles codés du groupe d'enregistrements transmis sont additionnés à l'entrée pour obtenir des sommes de contrôle. La somme de contrôle est enregistrée et transmise avec les données.

Contrôle par méthode d'enregistrement de comptage. Un enregistrement est un ensemble de données précisément défini caractérisant un objet ou un processus. Vous pouvez calculer à l'avance le nombre d'enregistrements contenus dans des tableaux individuels. Ce numéro est enregistré en mémoire. Lorsque l'ensemble de données correspondant est traité, le numéro de contrôle est vérifié périodiquement pour détecter les données perdues ou non traitées.

Contrôle du temps pour résoudre les problèmes et la fréquence des résultats produits est l'un des principes permettant de déterminer l'exactitude du processus de calcul. Une augmentation excessive de la durée de la solution indique que le programme « cycle ». Les impulsions de marquage (ou horodatages) utilisées dans les systèmes en temps réel ont le même objectif. Les impulsions de marqueur sont utilisées pour empêcher le processeur de s'arrêter ou d'effectuer des cycles de calcul incorrects en raison d'une erreur dans la séquence de commandes. Ils sont utilisés à la fois pour l'ensemble de l'algorithme et pour des sections individuelles.

La mise en œuvre de ces méthodes consiste à déterminer le chemin le plus long pour les commandes, en tenant compte des interruptions par d'autres programmes. Le processeur utilise un compteur de temps de programme sur lequel est définie la durée maximale autorisée pour l'exécution du programme. Lorsque le compteur atteint zéro, un signal est généré indiquant que le temps de contrôle autorisé a été dépassé, ce qui interrompt le programme. La séquence d'exécution des commandes et des modules de programme est contrôlée de deux manières. Le programme est divisé en sections, et pour chaque section une convolution est calculée (en comptant le nombre d'opérateurs, en utilisant l'analyse de signature, en utilisant des codes). Ensuite, la trace du programme est prise et la convolution est calculée et comparée à celle calculée précédemment. Une autre méthode consiste à attribuer à chaque site un mot de code spécifique (clé de site). Cette clé est écrite dans la cellule RAM sélectionnée avant le début de l'exécution de la section ; une des dernières commandes de la section vérifie la présence de « sa » clé. Si le mot de code ne correspond pas à la section, il y a une erreur. Les nœuds des programmes de branchement sont vérifiés par comptage répété, et la sélection d'une seule branche est vérifiée à l'aide de clés. Le contrôle des sections cycliques d'un programme consiste à vérifier le nombre de répétitions du cycle en organisant un compteur de programme supplémentaire.

À contrôle des tests les tests des composants, des dispositifs et du système dans son ensemble sont effectués à l'aide d'équipements spéciaux - générateurs de stimuli de test et analyseurs de réactions de sortie. La nécessité d'équipements supplémentaires et les coûts de temps (l'impossibilité de fonctionnement régulier pendant le test limite l'utilisation des méthodes de test.

Test avec un programme standard, le schéma fonctionnel de l'organisation de ces tests comprend un générateur de tests contenant un ensemble de tests statistiques pré-préparés et un analyseur qui fonctionne sur le principe de comparaison de la réaction de sortie avec une réaction de référence, également obtenue à l'avance par des outils spéciaux de préparation des tests .

À tests probabilistes En tant que générateur de test, on utilise un générateur d'influences pseudo-aléatoires, mis en œuvre par exemple par un registre à décalage avec rétroaction. L'analyseur traite les réactions de sortie selon certaines règles (détermine la création mathématique du nombre de signaux) et compare les valeurs obtenues avec celles de référence. Les valeurs de référence sont calculées ou obtenues sur un appareil préalablement débogué et testé.

Test de contact(comparaison avec un standard) est que la méthode de stimulation peut être quelconque (logiciel, à partir d'un générateur d'influences pseudo-aléatoires), et des réactions standards se forment lors des tests à l'aide d'un dispositif de duplication (standard). L'analyseur compare les réactions de sortie et de référence.

Tests syndromiques(méthode de comptage du nombre d'interrupteurs). Le schéma fonctionnel contient un générateur de test qui génère 2N jeux de comptages à l'entrée du circuit, et à la sortie il y a un compteur qui compte le nombre de commutations ; si le nombre de commutations n'est pas égal à la valeur de référence, alors le le circuit est considéré comme défectueux.

À test de signature les réactions de sortie obtenues sur un intervalle de temps fixe sont traitées sur un registre à décalage avec retour - un analyseur de signature qui vous permet de compresser de longues séquences en codes courts (signatures). Les signatures ainsi obtenues sont comparées à celles de référence, qui sont obtenues par calcul ou sur un appareil préalablement débogué. La stimulation de l'objet de contrôle est réalisée à l'aide d'un générateur d'influences pseudo-aléatoires.

En conclusion, il convient de noter qu’il n’existe pas de méthode de contrôle universelle. Le choix de la méthode doit être fait en fonction de l'objectif fonctionnel de l'appareil numérique, de l'organisation structurelle du système et des indicateurs de fiabilité et de fiabilité requis.

Lors de la maintenance de routine ou lors de la préparation avant vol de l'IVK, les principales méthodes de contrôle sont les méthodes de test. Pendant le vol, les principales sont les méthodes de contrôle fonctionnel, et les tests sont principalement effectués dans le but de localiser les défauts s'ils surviennent.

6. PRÉDICTION DE L'ÉTAT DES COMPLEXES DE MESURE ET DE CALCUL LORS DE LA COMPTABILITÉ DE L'INFLUENCE

PROPRIÉTÉS ÉLASTIQUES POUR L'OBJET DE CONTRÔLE

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DIAGNOSTIC TECHNIQUE DES SYSTÈMES NUMÉRIQUES

Didacticiel

Tachkent 2006

Contenu

• Introduction
• 1. Exploitation technique des systèmes et appareils numériques
• 3 . ÉlémentProblèmes des systèmes numériques et problèmes d'augmentation de leur fiabilité
• 3.1 Les systèmes numériques, principaux critères de fiabilité
• 3.3 Analyse des stratégies de diagnostic et de restauration des systèmes numériques
• 4. Méthodes de surveillance et de diagnostic des systèmes numériques
• 4.1 Caractéristiques des systèmes numériques modernes en tant qu'objet de contrôle et de diagnostic
• 4.2 Analyse des modèles de pannes des appareils numériques
• 4.3 Types et méthodes de surveillance et de diagnostic
• 4.4 Contrôle intégré des systèmes numériques
• 5. Moyens techniques de surveillance et de diagnostic des appareils numériques
• 5.1 Sondes logiques et indicateurs de courant
• 5.2 Analyseurs logiques
• 5.3 Analyseur de signatures
• 5.4 Méthodologie de mesure des signatures de référence et de construction d'algorithmes de recherche de pannes utilisant l'analyse des signatures
• Conclusion
• Liste des sources utilisées
• Le manuel de formation fournit les bases de la surveillance et du diagnostic technique des systèmes numériques, de l'analyse et de la classification des méthodes et moyens de surveillance et de diagnostic. Une analyse des systèmes numériques en tant qu'objet de diagnostic et de modèles de défauts des appareils numériques a été réalisée. L'efficacité du contrôle intégré des systèmes numériques a été évaluée. Les questions de mise en œuvre technique des procédures de contrôle et de diagnostic des appareils numériques basées sur l'analyse des signatures sont abordées.
• Le manuel est destiné aux bacheliers et masters étudiant les questions de maintenance et de réparation des systèmes numériques, ainsi qu'aux spécialistes du diagnostic technique des appareils numériques.

Introduction

Au cours de la dernière décennie, les systèmes numériques se sont généralisés sur les réseaux de télécommunications, parmi lesquels :

éléments de réseau (systèmes de transmission SDH, centraux téléphoniques automatiques numériques (PBX), systèmes de transmission de données, serveurs d'accès, routeurs, équipements terminaux, etc.) ;

systèmes d'aide à l'exploitation des réseaux (gestion de réseau, contrôle du trafic, etc.) ;

systèmes de support aux processus métier et systèmes de paiement automatisés (systèmes de facturation).

La tâche principale de la mise en service technique des systèmes numériques est de garantir leur fonctionnement de haute qualité. Pour construire des systèmes numériques modernes, une base d'éléments est utilisée basée sur l'utilisation de circuits intégrés à grande échelle (LSI), de circuits intégrés à très grande échelle (VLSI) et d'ensembles de microprocesseurs (MPC), qui peuvent augmenter considérablement l'efficacité des systèmes - augmenter la productivité et la fiabilité, étendre les fonctionnalités des systèmes, réduire le poids, les dimensions et la consommation d'énergie. Dans le même temps, la transition vers l'utilisation généralisée des LSI, VLSI et MPC dans les systèmes de télécommunication modernes a créé, outre des avantages indéniables, un certain nombre de problèmes sérieux dans leur maintenance opérationnelle, principalement associés aux processus de surveillance et de diagnostic. En effet, la complexité et le nombre de systèmes numériques en exploitation augmentent plus rapidement que le nombre de personnel de maintenance qualifié. Étant donné que tout système numérique a une fiabilité limitée, lorsque des pannes s'y produisent, il est nécessaire de détecter, dépanner et restaurer rapidement les indicateurs de fiabilité spécifiés. Le fait que les méthodes traditionnelles de diagnostic technique nécessitent soit du personnel de service hautement qualifié, soit un logiciel de diagnostic sophistiqué est particulièrement important. Il convient de noter qu'à mesure que la fiabilité globale des systèmes numériques augmente, le nombre de pannes et d'interventions de l'opérateur pour le dépannage diminue. D'autre part, parallèlement à l'augmentation de la fiabilité des systèmes numériques, le personnel de service a tendance à perdre dans une certaine mesure ses compétences en matière de dépannage. Un paradoxe bien connu apparaît : plus le système numérique est fiable, plus les défauts sont détectés lentement et avec moins de précision, car Le personnel de maintenance a du mal à acquérir de l'expérience dans la recherche et la localisation des défauts dans des systèmes numériques de complexité accrue. En général, jusqu'à 70 à 80 % du temps de récupération des systèmes défaillants est le temps des diagnostics techniques, consistant en le temps de recherche et de localisation des éléments défaillants. Cependant, comme le montre la pratique opérationnelle, les ingénieurs ne sont pas toujours prêts à résoudre les problèmes de fonctionnement technique des systèmes numériques au niveau requis. Ainsi, la complexité croissante des systèmes numériques et l’importance d’assurer leur fonctionnement de haute qualité nécessitent l’organisation de leur fonctionnement technique sur une base scientifique. À cet égard, les ingénieurs impliqués dans l'exploitation technique des systèmes numériques doivent non seulement savoir comment fonctionnent les systèmes, mais aussi savoir comment ils ne fonctionnent pas, comment se manifeste l'état d'inopérabilité.

Le facteur décisif garantissant une haute disponibilité des systèmes numériques est la disponibilité d'outils de diagnostic permettant une recherche et une localisation rapides des défauts. Cela nécessite que les ingénieurs aient une bonne formation pour prévenir et reconnaître l'apparition de conditions et de défauts inutilisables, c'est-à-dire connaissaient les buts, objectifs, principes, méthodes et moyens du diagnostic technique. Ils ont su les choisir judicieusement, les appliquer et les utiliser efficacement en conditions opérationnelles. Ce manuel du cours « Diagnostic technique des systèmes numériques » est destiné à attirer l'attention voulue sur les problèmes et les tâches du diagnostic technique dans la préparation des bacheliers et des masters dans le domaine des télécommunications.

contrôle de diagnostic du système numérique

1. Exploitation technique des systèmes et appareils numériques

1.1 Cycle de vie d'un système numérique

Les appareils et systèmes numériques, comme les autres systèmes techniques, sont créés pour répondre aux besoins spécifiques des personnes et de la société. Objectivement, un système numérique se caractérise par une structure hiérarchique, une connexion avec l'environnement extérieur, une interconnexion des éléments qui composent les sous-systèmes, la présence d'organes de direction et d'exécution, etc.

Dans le même temps, toutes les modifications du système numérique, depuis le moment de sa création (le besoin de sa création s'en fait sentir) et se terminant par son élimination complète, forment un cycle de vie (LC), caractérisé par un certain nombre de processus et comprenant divers étapes et phases. Le tableau 1.1 montre le cycle de vie typique d'un système numérique.

Le cycle de vie d'un système numérique est l'ensemble de la recherche, du développement, de la fabrication, de la manipulation, de l'exploitation et de l'élimination du système depuis le début de la recherche sur les possibilités de sa création jusqu'à la fin de son utilisation prévue.

Les composantes du cycle de vie sont :

le stade de recherche et de conception de systèmes numériques, au cours duquel sont effectués la recherche et le développement du concept, la formation d'un niveau de qualité correspondant aux réalisations du progrès scientifique et technologique, l'élaboration de la documentation de conception et de travail, la fabrication et les tests d'un prototype, l'élaboration d'une documentation de conception fonctionnelle ;

étape de fabrication des systèmes numériques, comprenant : la préparation technologique de la production ; formation de la production; préparer les produits pour le transport et le stockage;

le stade de la circulation du produit, auquel est organisée la préservation maximale de la qualité du produit fini pendant le transport et le stockage ;

le stade d'exploitation auquel la qualité du système est mise en œuvre, maintenue et restaurée, il comprend : l'utilisation prévue, conformément à sa destination ; Entretien; réparation et restauration après panne.

La figure 1.1 montre une répartition typique des étapes et étapes du cycle de vie d'un système numérique. Nous considérerons les tâches qui se posent au stade du cycle de vie associé au fonctionnement des systèmes numériques. Ainsi, l'exploitation du système est l'étape du cycle de vie à laquelle sa qualité est réalisée (utilisation fonctionnelle), maintenue (maintenance) et restaurée (maintenance et réparation).

La partie de l'exploitation, comprenant le transport, le stockage, l'entretien et la réparation, est appelée exploitation technique.

Tableau 1.1

Étapes du cycle de vie du système numérique

Recherche exploratoire	Travaux de recherche scientifique (R&D)	Développement et développement (R&D)	Production industrielle	Exploitation
1. Énoncé du problème scientifique 2. Analyse des publications sur la problématique étudiée 3. Théorique recherche et développement scientifique notions (recherche	1. Développement technique missions de recherche 2. Formalisation idée technique 3. Etude de marché 4. Technique économique justification	1. Développement technique tâches pour le TOC Élaboration d'un projet 3. Faire des mises en page 4. Développement technique 5. Créer un travailleur 6. Faire de l'expérience échantillons, leurs tests 7. Ajustement conception documentation (CD) pour résultat fabrication et tests d'expérimentés échantillons 8. Formation technique, production	1. Fabrication et procès installation 2. Ajustement conception Documentation résultats fabrication et essais installation 3. Série production	1. Courir 2. Normale exploitation 3. Vieillissement 4. Réparer ou élimination

Fig. 1.1 Cycle de vie d'un système numérique

1.2 Tâches principales de la théorie du fonctionnement technique des systèmes numériques

La classification des principales tâches de l'exploitation technique des systèmes numériques est présentée sur la Fig. 1.2. La théorie du fonctionnement technique des systèmes considère les modèles mathématiques des processus de dégradation dans le fonctionnement des systèmes, le vieillissement et l'usure des composants, les méthodes de calcul et d'évaluation du fonctionnement fiable des systèmes, la théorie du diagnostic et de la prévision des pannes et des dysfonctionnements des systèmes, la théorie des mesures préventives optimales, la théorie de la restauration et les méthodes pour augmenter la durée de vie technique des systèmes, etc. En raison du fait que ces processus sont principalement stochastiques, afin de développer leur modèle mathématique, des méthodes analytiques de la théorie des processus aléatoires et de la théorie des files d'attente sont utilisées. Actuellement, la théorie statistique de la prise de décision et la théorie statistique de la reconnaissance des formes sont utilisées avec succès aux mêmes fins.

L'utilisation de nouvelles orientations dans la théorie mathématique des processus aléatoires dans le développement de modèles de processus de fonctionnement technique des systèmes nous permet d'élargir considérablement nos connaissances et de gérer avec succès les processus pour augmenter l'efficacité de fonctionnement et améliorer les performances de systèmes numériques assez complexes.

Fig. 1.2 Classification des tâches d'exploitation technique des systèmes numériques

Ainsi, dès la première étape de l'étude, les tâches suivantes sont résolues : gestion optimale des processus opérationnels, développement de modèles optimaux pour le fonctionnement des systèmes numériques, élaboration de plans optimaux d'organisation de la maintenance, choix des procédures préventives optimales, développement de méthodes de diagnostic technique efficace. et prédire l'état technique des systèmes.

Comme indiqué dans, la tâche principale de la théorie des opérations est de prédire scientifiquement les états de systèmes complexes ou de dispositifs techniques et de développer, à l'aide de modèles spéciaux et de méthodes mathématiques d'analyse et de synthèse de ces modèles, des recommandations pour organiser leur fonctionnement. Il convient de noter que lors de la résolution du problème principal de fonctionnement, une approche statistique probabiliste est utilisée pour prévoir et contrôler les états de systèmes complexes et modéliser les processus opérationnels. Par conséquent, la théorie du fonctionnement des systèmes numériques au cours de cette période émerge rapidement et se développe de manière intensive.

L'exploitation technique des systèmes numériques se résume à l'optimisation des activités des systèmes et des procédures homme-machine pour que le contrôle humain influence le fonctionnement des systèmes. Ainsi, les modes de fonctionnement des systèmes numériques (Fig. 1.2) peuvent être distingués en fonction de la relation du système homme-machine : modes pré-opérationnels des systèmes, modes opérationnels des systèmes, modes de maintenance et modes de réparation des systèmes.

Les modes diffèrent par certaines étapes et phases, le type de procédures pour les actions de contrôle du personnel technique sur le fonctionnement des systèmes.

Les modes de fonctionnement dépendent principalement de la qualité de la base des éléments du système, du degré d'utilisation de la technologie des microprocesseurs dans l'équipement, de l'ensemble des équipements de contrôle et de mesure, du degré de formation du personnel technique, ainsi que d'autres circonstances liées à la fourniture de éléments du système de rechange. De plus, les modes de fonctionnement sont déterminés par les exigences de base des systèmes numériques : précision de la transmission des informations, délai de livraison des informations, fiabilité de la livraison des informations.

L'exploitation des systèmes est le processus consistant à les utiliser aux fins prévues tout en maintenant les systèmes en bon état technique, qui consiste en une chaîne de diverses activités séquentielles et systématiques : maintenance, prévention, contrôle, réparation, etc.

La maintenance des systèmes (Fig. 1.2) se caractérise par trois étapes principales : la maintenance préventive, le suivi et l'évaluation de l'état technique, l'organisation de la maintenance. Il est très difficile de déterminer le degré d'influence des différentes étapes de maintenance sur la fiabilité des systèmes, mais on sait qu'elles ont un impact significatif sur la qualité et la fiabilité des systèmes.

La surveillance et l'évaluation de l'état technique des systèmes sont effectuées en surveillant la qualité de fonctionnement des composants du système, des méthodes de diagnostic technique des pannes et des dysfonctionnements, ainsi que la mise en œuvre d'algorithmes de prévision des pannes des systèmes.

1.3 Principes généraux de construction d'un système d'exploitation technique

La tâche générale du système d'exploitation technique (TES) est d'assurer le fonctionnement ininterrompu des systèmes numériques, c'est pourquoi la principale direction de développement du TOS est l'automatisation des processus d'exploitation technologiques les plus importants. La tâche fonctionnelle de l'exploitation technique est de développer des actions de contrôle qui compensent l'influence des environnements externes et internes afin de maintenir l'état technique spécifié des systèmes numériques. Cette fonction générale se divise en deux : exploitation générale – gestion de l'état de l'environnement extérieur et exploitation technique – gestion de l'état de l'environnement intérieur. Parallèlement, gérer l'état de l'environnement interne consiste à gérer son état technique.

Une structure possible d'une centrale électrique automatisée est illustrée à la Fig. 1.3.

Fig. 1.3 Schéma fonctionnel d'un système d'exploitation technique automatisé : PNRM - sous-système pour les travaux de mise en service et de réparation ; STX - sous-système d'approvisionnement, de transport et de stockage ; SOISTE - sous-système de collecte et de traitement des informations STE ; TTD - tester le sous-système de diagnostic technique ; EOSTE - sous-système de soutien ergonomique du STE ; USTE - sous-système de contrôle de STE.

L'ASTE se compose de deux sous-systèmes : un sous-système d'exploitation technique lors de la préparation et de l'utilisation des systèmes numériques (TEPI) et un sous-système d'exploitation technique lors de l'utilisation des systèmes numériques aux fins prévues (TEIN). Chacun de ces sous-systèmes contient un certain nombre d'éléments dont les principaux sont représentés sur la figure 1.3. Les fonctions des sous-systèmes sont données plus en détail dans le tableau 1.2.

Tableau 1.2

Sous-système	Fonctions principales
	Organisation des travaux de mise en service des systèmes numériques nouvellement introduits, ainsi que des systèmes actuels, moyens et réparations majeures
	Placement et réapprovisionnement des pièces de rechange, bases d'approvisionnement et usines de fabrication de pièces de rechange, transport et stockage des pièces de rechange
	Planifier l'utilisation des systèmes numériques et maintenir la documentation opérationnelle, collecter et traiter les données opérationnelles, élaborer des recommandations pour améliorer le STE
	Détermination de l'état technique, détection d'un défaut avec une profondeur donnée, interaction avec le sous-système de diagnostic technique fonctionnel (FTD)
	Effectuer une partie des fonctions TTD nécessitant une participation humaine, assurer une communication bidirectionnelle dans le système « homme-machine », participer aux réparations de routine effectuées sans interruption de fonctionnement
	Déterminer l'ordre d'exécution des tâches TTD et EOSTE pour des conditions spécifiques, gérer le processus de récupération, traiter les résultats de l'exécution des tâches TTD et EOSTE, organiser l'interaction avec d'autres éléments des systèmes numériques

La présence de STE permet de réduire considérablement le temps de détection des défauts des systèmes numériques et, sur la base des informations de contrôle de l'état des systèmes, d'éviter l'apparition de temps d'arrêt dans son fonctionnement. A cet effet, des centres d'exploitation technique des systèmes numériques sont organisés, qui remplissent les fonctions indiquées sur la Fig. 1.4.

Dans les systèmes numériques modernes, une méthode statistique courante de maintenance consiste à commencer les travaux de réparation et de restauration une fois que la qualité de fonctionnement a atteint une valeur critique. Si, lors de la surveillance de l'état des éléments du système, des signes de détérioration de la qualité de fonctionnement apparaissent, ils sont déconnectés du réseau pour restaurer la fonctionnalité.

Le fonctionnement des systèmes numériques est surveillé en fonction d'un ensemble de paramètres caractérisant leurs performances.

Le contrôle du fonctionnement des systèmes numériques s'effectue selon les caractéristiques suivantes ; fidélité de la transmission des messages ; temps de transmission des messages ; la probabilité de livraison en temps opportun des messages ; délai moyen de livraison des messages, etc. Le schéma général du contrôle fonctionnel est illustré à la Fig. 1.5.

Fig.1.4 Principales fonctions du centre d'exploitation technique

Fig. 1.5 Algorithme du système de diagnostic fonctionnel d'un système numérique

2. Fondamentaux du contrôle et du diagnostic technique des systèmes numériques

2.1 Concepts et définitions de base

L'un des moyens les plus efficaces d'améliorer les caractéristiques opérationnelles et techniques des systèmes numériques qui ont pris une position dominante dans les systèmes de télécommunication modernes est l'utilisation de méthodes et moyens de contrôle et de diagnostic technique lors de leur fonctionnement.

Le diagnostic technique est un domaine de connaissances qui permet, avec une fiabilité donnée, de séparer les états défectueux et en bon état des systèmes, et son objectif est de localiser les défauts et de restaurer l'état de fonctionnement du système. Du point de vue d'une approche systémique, il convient de considérer les outils de surveillance et de diagnostic technique comme partie intégrante du sous-système de maintenance et de réparation, c'est-à-dire le système d'exploitation technique.

Considérons les concepts et définitions de base utilisés pour décrire et caractériser les méthodes de contrôle et de diagnostic.

Technique service- il s'agit d'un ensemble de travaux (opérations) visant à maintenir le système en bon état de fonctionnement ou de fonctionnement.

Réparation- un ensemble d'opérations pour restaurer l'opérabilité et restaurer les ressources du système ou de ses composants.

Maintenabilité- une propriété d'un système qui consiste en son adaptabilité à prévenir et détecter les causes de ses pannes et à restaurer un état opérationnel par la maintenance et la réparation.

En fonction de la complexité et du volume de travail, de la nature des défauts, deux types de réparation des systèmes numériques sont proposés :

maintenance imprévue du système ;

réparation moyenne imprévue du système.

Actuel réparation- les réparations effectuées pour assurer ou restaurer la fonctionnalité du système et consistant à remplacer ou restaurer ses différentes pièces.

Moyenne réparation- les réparations effectuées pour rétablir l'état de fonctionnement et restaurer partiellement la durée de vie avec le remplacement ou la restauration de composants d'une gamme limitée et le contrôle de l'état technique des composants, effectués dans la mesure établie par la documentation réglementaire et technique.

L'un des concepts importants du diagnostic technique est

état technique de l'objet.

Technique État- un ensemble de propriétés d'un objet susceptible de changer en cours de production ou d'exploitation, caractérisé à un moment donné par des signes établis par la documentation réglementaire et technique.

Contrôle technique État- détermination du type d'état technique.

Voir technique État- un ensemble de conditions techniques qui satisfont (ou ne satisfont pas) aux exigences qui déterminent l'aptitude à l'entretien, les performances ou le bon fonctionnement d'un objet.

Il existe les types d'état d'objet suivants :

bon ou mauvais état,

état opérationnel ou inutilisable,

fonctionnement complet ou partiel.

Utilisable- état technique dans lequel l'objet répond à toutes les exigences établies.

Défectueux- état technique dans lequel l'objet ne répond pas à au moins une des exigences établies en matière de caractéristiques réglementaires.

Efficace- état technique dans lequel l'objet est capable d'exécuter des fonctions spécifiées, en maintenant les valeurs des paramètres spécifiés dans les limites établies.

Inopérant - un état technique dans lequel la valeur d'au moins un paramètre spécifié caractérisant la capacité d'un objet à remplir des fonctions spécifiées ne répond pas aux exigences établies.

Correct fonctionnement- état technique dans lequel l'objet exécute toutes les fonctions réglementées requises à l'heure actuelle, en maintenant les valeurs des paramètres spécifiés pour leur mise en œuvre dans les limites établies.

Incorrect fonctionnement- un état technique dans lequel un objet n'exécute pas une partie des fonctions réglementées requises à l'heure actuelle ou ne maintient pas les valeurs des paramètres spécifiés pour leur mise en œuvre dans les limites établies.

Des définitions des états techniques d'un objet, il résulte qu'en état de fonctionnement, l'objet est toujours opérationnel, en état d'opérabilité, il fonctionne correctement dans tous les modes, et en état de dysfonctionnement, il est inutilisable et défectueux. Un objet fonctionnant correctement peut être inopérant, et donc défectueux. Un objet sain peut aussi être défectueux.

Examinons quelques définitions liées au concept de testabilité et de diagnostic technique.

Traçabilité- une propriété d'un objet qui caractérise son adaptabilité au contrôle par des moyens spécifiés.

Indice testabilité- caractéristiques quantitatives de testabilité.

Niveau testabilité- une caractéristique relative de testabilité, basée sur une comparaison de l'ensemble d'indicateurs de testabilité de l'objet évalué avec l'ensemble d'indicateurs de base correspondant.

Technique diagnostiquer- le processus de détermination de l'état technique d'un objet avec une certaine précision.

Recherche défaut- des diagnostics dont le but est de déterminer la localisation et, le cas échéant, la cause et la nature du défaut.

Test diagnostiquer- une ou plusieurs actions de test et la séquence de leur exécution, assurant le diagnostic.

Inspecteur test- test de diagnostic pour vérifier l'état de fonctionnement ou les performances d'un objet.

Test recherche défaut- test de diagnostic pour trouver un défaut.

Système technique diagnostiquer- un ensemble de moyens et d'objets de diagnostic et, le cas échéant, d'interprètes, préparés au diagnostic ou réalisés selon les règles établies par la documentation pertinente.

Le résultat du diagnostic est une conclusion sur l'état technique de l'objet, indiquant, si nécessaire, la localisation, le type et la cause du défaut. Le nombre de conditions qui doivent être distinguées à la suite du diagnostic est déterminé par la profondeur de la recherche du défaut.

Profondeur recherche dysfonctionnements- le degré de détail des diagnostics techniques, indiquant à quel composant de l'objet la localisation du défaut est déterminée.

2.2 Tâches et classification des systèmes de diagnostic technique

Les exigences croissantes en matière de fiabilité des systèmes numériques nécessitent la création et la mise en œuvre de méthodes modernes et de moyens techniques de surveillance et de diagnostic pour les différentes étapes du cycle de vie. Comme indiqué précédemment, la transition vers l'utilisation généralisée des LSI, VLSI et MPC dans les systèmes numériques a créé, outre des avantages indéniables, un certain nombre de problèmes sérieux dans leur maintenance opérationnelle, principalement liés aux processus de contrôle et de diagnostic. On sait que le coût du dépannage au stade de la production varie de 30 à 50 % du coût total de fabrication des appareils. Au stade opérationnel, au moins 80 % du temps de récupération du système numérique est consacré à la recherche d'un élément de remplacement défectueux. En général, les coûts associés à la détection, au dépannage et au dépannage augmentent d'un facteur 10 à mesure que le défaut passe par chaque étape du processus, et depuis l'inspection à l'arrivée des circuits intégrés jusqu'à l'identification d'une panne au stade opérationnel, ils coûtent 1 000 fois plus cher. Une solution réussie à un tel problème n'est possible que sur la base d'une approche intégrée des problèmes de contrôle de diagnostic, puisque les systèmes de diagnostic sont utilisés à toutes les étapes de la vie d'un système numérique. Cela nécessite une nouvelle augmentation de l'intensité des travaux d'entretien, de restauration et de réparation aux étapes de production et d'exploitation.

Les tâches générales de surveillance et de diagnostic des systèmes numériques et de leurs composants sont généralement considérées du point de vue des principales étapes de développement, de production et d'exploitation. Outre les approches générales pour résoudre ces problèmes, il existe également des différences significatives dues aux spécificités inhérentes à ces étapes. Au stade de développement des systèmes numériques, deux problèmes de contrôle et de diagnostic sont résolus :

1. Assurer la testabilité du système numérique dans son ensemble et de ses composants.

2. Débogage, vérification de l'état de fonctionnement et de la fonctionnalité des composants et du système numérique dans son ensemble.

Lors de la surveillance et du diagnostic dans les conditions de production d'un système numérique, les tâches suivantes sont résolues :

1. Identification et rejet des composants et assemblages défectueux dès les premières étapes de la fabrication.

2. Collecte et analyse d'informations statistiques sur les défauts et les types de défauts.

3. Réduire l'intensité du travail et, par conséquent, le coût de la surveillance et du diagnostic.

La surveillance et le diagnostic d'un système numérique dans les conditions de fonctionnement présentent les caractéristiques suivantes :

1. Dans la plupart des cas, la localisation des défauts au niveau d'un ensemble structurel et amovible, en règle générale un élément standard de remplacement (TRE), est suffisante.

2. Il existe une forte probabilité qu'au moment de la réparation, pas plus d'un dysfonctionnement n'apparaisse.

3. La plupart des systèmes numériques offrent certaines capacités de surveillance et de diagnostic.

4. Il est possible de détecter plus tôt les conditions préalables à la défaillance lors des examens préventifs.

Ainsi, pour un objet soumis au diagnostic technique, le type et la finalité du système de diagnostic doivent être établis. Selon les principaux domaines d'application des systèmes de diagnostic suivants sont établis :

a) au stade de la production de l'objet : lors du processus de mise en service, lors du processus de réception ;

b) au stade de l'exploitation de l'installation ; pendant la maintenance pendant l'utilisation, pendant la maintenance pendant le stockage, pendant la maintenance pendant le transport ;

c) lors de la réparation d'un produit : avant réparation, après réparation.

Les systèmes de diagnostic sont conçus pour résoudre un ou plusieurs problèmes : vérifier l'état de fonctionnement ; contrôles de performance ; Contrôles fonctionnels : recherche de défauts. Dans ce cas, les composants du système de diagnostic sont : un objet de diagnostic technique, qui s'entend comme un objet ou ses composants dont l'état technique est soumis à détermination, des moyens de diagnostic technique, un ensemble d'instruments de mesure, des moyens de commutation et d'interfaçage avec l'objet.

Le diagnostic technique (TD) est réalisé dans un système de diagnostic technique (TDS), qui est un ensemble d'outils et d'objets de diagnostic et, si nécessaire, d'interprètes, préparés pour le diagnostic et l'exécutant selon les règles établies par la documentation.

Les composants du système sont :

un objet technique diagnostiquer(OTD), c'est-à-dire les systèmes ou leurs composants dont l'état technique est soumis à détermination, et installations technique diagnostiquer - un ensemble d'instruments de mesure, de moyens de commutation et d'interface avec OTD.

Système technique diagnostiquer fonctionne conformément à l'algorithme TD, qui représente un ensemble d'instructions pour effectuer des diagnostics.

Les conditions de réalisation du TD, y compris la composition des paramètres de diagnostic (DP), leurs valeurs maximales minimales et maximales admissibles avant panne, la fréquence de diagnostic du produit et les paramètres de fonctionnement des moyens utilisés, déterminent le mode de diagnostic technique et contrôle.

Paramètre de diagnostic (signe) - un paramètre utilisé de la manière prescrite pour déterminer l'état technique d'un objet.

Les systèmes de diagnostic technique (TDS) peuvent être différents dans leur objectif, leur structure, leur emplacement d'installation, leur composition, leur conception et leurs solutions de circuits. Ils peuvent être classés selon un certain nombre de caractéristiques qui déterminent leur objectif, leurs tâches, leur structure et la composition des moyens techniques :

par le degré de couverture de l'OTD ; par la nature de l'interaction entre l'OTD et le système technique de diagnostic et de contrôle (STDC) ; sur les moyens de diagnostic et de contrôle techniques utilisés ; selon le degré d'automatisation de l'OTD.

Selon le degré de couverture, les systèmes de diagnostic technique peuvent être divisés en locaux et généraux. Par local, nous entendons les systèmes de diagnostic technique qui résolvent une ou plusieurs des tâches énumérées ci-dessus - déterminer l'opérabilité ou trouver l'emplacement d'une panne. Les systèmes de diagnostic techniques sont généraux et résolvent toutes les tâches de diagnostic.

En fonction de la nature de l'interaction entre l'OTD et les outils de diagnostic technique (SDT), les systèmes de diagnostic technique sont divisés en :

systèmes Avec fonctionnel diagnostiquebâton, dans lesquels la solution aux problèmes de diagnostic est effectuée pendant le fonctionnement de l'OTD pour l'usage auquel il est destiné, et les systèmes avec diagnostics de test, dans lesquels la solution aux problèmes de diagnostic est effectuée dans un mode de fonctionnement spécial de l'OTD en envoyant des signaux de test à cela.

Selon les outils de diagnostic technique utilisés, les systèmes TD peuvent être divisés en :

systèmes avec outils TDK universels (par exemple, ordinateurs) ;

systèmes avec spécialisé moyens(stands, simulateurs, ordinateurs spécialisés) ;

systèmes Avec externe moyens, dans lequel les moyens et l'OTD sont structurellement séparés l'un de l'autre ;

systèmes avec intégré moyens, dans lequel OTD et STD représentent de manière constructive un seul produit.

Selon le degré d'automatisation, les systèmes de diagnostic technique peuvent être divisés en :

automatique, dans lequel le processus d'obtention d'informations sur l'état technique de l'état technique est effectué sans participation humaine ;

automatique, dans lequel la réception et le traitement des informations sont effectués avec une participation humaine partielle ;

manuel ( manuel), dans lequel la réception et le traitement des informations sont effectués par un opérateur humain.

Les outils de diagnostic technique peuvent être classés de la même manière : automatiques ; automatique; manuel.

En ce qui concerne l'objet du diagnostic technique, les systèmes de diagnostic doivent : prévenir les pannes progressives ; identifier les échecs cachés ; rechercher les composants, blocs, unités d'assemblage défectueux et localiser l'emplacement de la défaillance.

2.3 Indicateurs de diagnostic et de testabilité

Comme indiqué précédemment, le processus de détermination de l'état technique d'un objet lors du diagnostic implique l'utilisation d'indicateurs de diagnostic.

Les indicateurs de diagnostic représentent un ensemble de caractéristiques d'un objet utilisé pour évaluer son état technique. Les indicateurs de diagnostic sont déterminés lors de la conception, des tests et du fonctionnement du système de diagnostic et sont utilisés lors de la comparaison des différentes options de ce dernier. Selon les indicateurs de diagnostic suivants sont établis :

1. La probabilité d'une erreur de diagnostic du type est la probabilité de survenance conjointe de deux événements : l'objet de diagnostic est dans un état technique et, à la suite du diagnostic, est considéré comme étant dans un état technique (avec l'indicateur étant la probabilité de déterminer correctement l'état technique de l'objet de diagnostic)

, (2.1)

où est le nombre d'états de l'outil de diagnostic ;

- probabilité a priori de retrouver l'objet diagnostique dans l'état ;

- probabilité a priori de trouver un outil de diagnostic dans l'État ;

- la probabilité conditionnelle qu'à la suite du diagnostic, l'objet diagnostiqué soit reconnu comme étant dans un état dans les conditions où il est dans un état et l'outil de diagnostic est dans un état ;

- la probabilité conditionnelle d'obtenir le résultat « l'objet de diagnostic est dans l'état », à condition que l'outil de diagnostic soit dans l'état ;

- la probabilité conditionnelle de trouver l'objet de diagnostic dans un état dans les conditions où le résultat « l'objet de diagnostic est dans un état » est obtenu et l'outil de diagnostic est dans un état.

2. Probabilité a posteriori d'une erreur de diagnostic du type - la probabilité de trouver l'objet de diagnostic dans un état, à condition que le résultat « l'objet de diagnostic soit dans un état technique » soit obtenu (avec =) l'indicateur est la probabilité a posteriori de déterminer correctement l'état technique).

, (2.2)

où est le nombre d'états de l'objet.

3. Probabilité de diagnostic correct D - la probabilité totale que le système de diagnostic détermine l'état technique dans lequel se trouve réellement l'objet de diagnostic.

. (2.3)

4. Durée opérationnelle moyenne du diagnostic

- espérance mathématique de la durée opérationnelle un-

plusieurs diagnostics.

, (2.4)

où est la durée opérationnelle moyenne de diagnostic d'un objet dans l'état ;

- durée opérationnelle du diagnostic d'un objet dans un état, à condition que l'outil de diagnostic soit dans un état.

La valeur comprend la durée des opérations de diagnostic auxiliaires et la durée du diagnostic lui-même.

5. Le coût moyen du diagnostic est l’espérance mathématique du coût d’un seul diagnostic.

, (2.5)

où est le coût moyen du diagnostic d'un objet dans l'état ;

- le coût du diagnostic d'un objet en état, à condition que l'outil de diagnostic soit en état. La valeur comprend les frais d'amortissement du diagnostic, le coût de fonctionnement du système de diagnostic et le coût d'usure de l'objet de diagnostic.

6. Complexité opérationnelle moyenne du diagnostic - attente mathématique de la complexité opérationnelle de la réalisation d'un diagnostic unique

, (2.6)

où est la complexité opérationnelle moyenne du diagnostic lorsque l'objet est dans cet état ;

- complexité opérationnelle du diagnostic d'un objet dans un état, à condition que l'outil de diagnostic soit dans un état.

7. Profondeur de recherche de défaut L - caractéristique de la recherche de défaut, spécifiée en indiquant la partie constitutive de l'objet de diagnostic ou sa section avec la précision avec laquelle l'emplacement du défaut est déterminé.

Considérons maintenant l'indicateur de testabilité. La testabilité est assurée aux étapes de développement et de fabrication et doit être établie dans les spécifications techniques pour le développement et la modernisation du produit.

Selon les indicateurs de testabilité suivants et les formules pour leur calcul sont établies :

1. Coefficient d'exhaustivité du contrôle d'état (opérabilité, bon fonctionnement) :

, (2.7)

où est le taux de défaillance total des composants testés du système au niveau de division accepté ;

- le taux de défaillance total de tous les composants du système au niveau de division accepté.

Facteur de profondeur de recherche :

, (2.8)

où est le nombre de composants distinctifs du système au niveau de division accepté, avec la précision avec laquelle l'emplacement du défaut est déterminé ; - le nombre total de composants du système au niveau de division accepté, avec la précision avec laquelle la localisation du défaut est requise.

Durée du test de diagnostic :

(2.9)

où || - nombre d'impacts de test.

4. Temps moyen de préparation du système au diagnostic par un nombre donné de spécialistes :

, (2.10)

où est le temps d'installation moyen pour le retrait des transducteurs de mesure et autres dispositifs nécessaires au diagnostic ;

- durée moyenne des travaux de démontage des machines sur les systèmes nécessaires à la préparation du diagnostic.

5. Intensité moyenne du travail de préparation au diagnostic :

, (2.11)

où est la complexité moyenne de l'installation et du retrait des convertisseurs et autres dispositifs nécessaires au diagnostic ;

- complexité moyenne d'installation - travaux de démontage de l'objet pour donner accès aux points de contrôle et remise de l'objet dans son état d'origine après diagnostic.

6. Facteur de redondance du système :

(2.12)

où est le volume de composants introduits pour diagnostiquer le système ;

- masse ou volume du système.

7. Coefficient d'unification des dispositifs et systèmes d'interface avec des outils de diagnostic :

(2.13)

où est le nombre de périphériques d'interface unifiée.

- nombre total de périphériques d'interface.

8. Coefficient d'unification des paramètres du signal du système :

(2.14)

où est le nombre de paramètres standardisés des signaux du système utilisés dans les diagnostics ;

- le nombre total de paramètres de signal utilisés dans le diagnostic.

9. Coefficient d'intensité de travail pour préparer le système au diagnostic :

(2.15)

où est la complexité opérationnelle moyenne du diagnostic du système ;

- complexité moyenne de préparation du système pour le diagnostic.

10. Taux d'utilisation des outils de diagnostic spéciaux :

(2.16)

où est la masse ou le volume total des outils de diagnostic en série et spéciaux ;

- masse ou volume des outils de diagnostic spéciaux.

11. Niveau de testabilité lors de l'évaluation :

différentiel:

(2.17)

où est la valeur de l'indicateur de testabilité du système évalué ; - la valeur de l'indicateur de base de testabilité.

Intégré

, (2.18)

Où - le nombre d'indicateurs de testabilité dont l'ensemble évalue le niveau de testabilité ;

- coefficient de pondération de l'indicateur de testabilité.

3. Éléments des systèmes numériques et problèmes d'augmentation de leur fiabilité

3.1 Systèmes numériques, principaux critères de fiabilité

La tâche principale des systèmes numériques modernes est d'augmenter l'efficacité et la qualité du transfert d'informations. La solution à ce problème se développe dans deux directions : d'une part, les méthodes de transmission et de réception de messages discrets sont améliorées pour augmenter la rapidité et la fiabilité des informations transmises tout en limitant les coûts, d'autre part, de nouvelles méthodes de construction numérique des systèmes sont en cours de développement pour assurer une haute fiabilité de leur fonctionnement.

Cette approche nécessite le développement de systèmes numériques qui mettent en œuvre des algorithmes de contrôle complexes dans des conditions d'influences aléatoires avec besoin d'adaptation et possèdent la propriété de tolérance aux pannes.

L'utilisation de LSI, VLSI et MPC à ces fins permet d'assurer une grande efficacité des canaux de transmission d'informations et la capacité, en cas de panne, de rétablir rapidement le fonctionnement normal des systèmes numériques. À l'avenir, par système numérique moderne, nous comprendrons un système construit sur la base de LSI, VLSI et MPC.

Le schéma fonctionnel du système numérique est illustré à la Fig. 3.1. La partie émettrice du système numérique effectue une série de transformations d'un message discret en un signal. L'ensemble des opérations associées à la conversion des messages transmis en signal est appelé méthode de transmission, qui peut être décrite par la relation opérateur

(3.1)

où se trouve l'opérateur du mode de transport ;

- opérateur de codage ;

- opérateur de modulation;

- un processus aléatoire d'apparition de pannes et de pannes dans l'émetteur.

L'apparition de pannes et de pannes dans l'émetteur entraîne une violation de la condition > et une augmentation du nombre d'erreurs dans le système numérique. En conséquence, il est nécessaire de concevoir le transmetteur de telle manière que le nombre d'erreurs augmente en raison de la violation de la condition >

Les signaux transmis dans le milieu de propagation y subissent une atténuation et une distorsion. Par conséquent, les signaux les messages arrivant au point de réception peuvent différer considérablement de ceux transmis par l'émetteur.

Fig 3.1 Schéma fonctionnel d'un système numérique

L'influence du support sur les signaux qui s'y propagent peut également être décrite par la relation d'opérateur

(3.2)

où est l’opérateur du support de propagation.

Dans le canal de communication, des interférences sont imposées au signal transmis, de sorte que lors de la transmission du signal Il y a un signal déformé à l’entrée du récepteur :

, (3.3)

où est un processus aléatoire correspondant à l'une des perturbations ;

- nombre de sources indépendantes d'interférences.

La tâche du récepteur est de déterminer à partir du signal déformé reçu quel message a été transmis. L'ensemble des opérations du récepteur peut être décrit par la relation opérateur :

(3.4)

Où - opérateur de méthode de réception ;

- opérateur de démodulation ;

- opérateur de décodage ;

- un processus aléatoire d'apparition de pannes et de pannes dans le récepteur.

L'intégralité de la conformité de la séquence transmise dépend non seulement des capacités de correction de la séquence codée, du niveau du signal et des interférences et de leurs statistiques, des propriétés des dispositifs de décodage, mais également de la capacité du système numérique à corriger les erreurs causées par pannes matérielles et pannes de l'émetteur et du récepteur, etc. L'approche envisagée permet de décrire le processus de transmission de l'information avec un modèle mathématique, qui permet d'identifier l'influence de divers facteurs sur l'efficacité des systèmes numériques et d'esquisser des pistes pour améliorer leur fiabilité.

On sait que tous les systèmes numériques sont irrécupérables et récupérables. Le principal critère de fiabilité d'un système numérique non récupérable est la probabilité de fonctionnement sans panne :

(3.5)

c'est la probabilité qu'aucune panne ne se produise dans un laps de temps t donné ; Où -

l - taux d'échec ;

- nombre d'éléments dans un système numérique ;

- taux de défaillance d'un élément du système numérique.

Le principal critère de fiabilité des systèmes numériques restaurés est le facteur de disponibilité

, (3.6)

qui caractérise la probabilité que le système soit en bon état à un instant arbitrairement choisi dans le temps ; Où - temps moyen entre les pannes ; Il s'agit de la valeur moyenne de la durée de fonctionnement continu du système entre deux pannes.

, (3.7)

où N est le nombre total d'échecs ;

-temps de travail entre () et échec.

.

- le temps de récupération. Temps d'arrêt moyen du système causé par la détection et la réparation des pannes.

, (3.8)

où est la durée de l'échec.

où est l'intensité de la récupération, caractérise le nombre de récupérations par unité de temps.

3.2 Moyens d'améliorer la fiabilité des systèmes numériques

Les systèmes numériques modernes sont des complexes techniques complexes et géographiquement répartis qui effectuent des tâches importantes pour la transmission d'informations en temps opportun et de haute qualité.

La maintenance et la réparation de systèmes numériques complexes constituent un enjeu important.

Lors du choix des systèmes numériques, vous devez vous assurer que leurs fabricants sont prêts à fournir une assistance technique non seulement pendant la période de garantie, mais également pendant toute la durée de vie, c'est-à-dire jusqu'à ce que l'état limite se produise. Ainsi, lorsqu’ils décident d’acheter des systèmes numériques, les opérateurs doivent prendre en compte les coûts à long terme de leur maintenance et de leur réparation.

Il est à noter que la qualité des services proposés, ainsi que le montant des coûts que l'entreprise opérateur supporte dans ses activités, dépendent en grande partie de la préparation et de l'organisation du processus de maintenance et de réparation des systèmes numériques. Par conséquent, la tâche consistant à améliorer les méthodes de maintenance et de réparation des systèmes numériques géographiquement répartis devient de plus en plus pertinente.

On sait que les exigences des normes de qualité internationales obligent l'opérateur télécom, en tant que fournisseur de services, à inclure dans le champ d'application du système qualité la maintenance et la réparation des systèmes numériques.

Comme le montre l'expérience internationale des pays développés, qui ont déjà traversé une période de numérisation massive du réseau de télécommunications et d'introduction de services fondamentalement nouveaux, cette tâche est efficacement résolue en créant une infrastructure développée de soutien organisationnel et technique, qui comprend également un système de centres de service et de centres de réparation.

Par conséquent, les fournisseurs de systèmes numériques doivent organiser des centres de service pour effectuer la maintenance sous garantie et post-garantie de leur équipement, son fonctionnement continu et sa réparation.

En règle générale, la structure d'un système de centre de services comprend :

le centre de service principal, qui coordonne le travail de tous les autres centres de service et a la capacité d'effectuer les types de travaux les plus complexes ;

centres de services régionaux;

services techniques des opérateurs télécoms.

Cependant, comme le montre la pratique, outre la haute qualité de l'équipement fourni et sa large fonctionnalité, un certain nombre de problèmes se posent :

développement insuffisant (et dans certains cas absence) du réseau de service pour les systèmes numériques fournis ;

Il existe plus de fournisseurs de systèmes numériques que de centres de services ;

coût élevé de réparation des systèmes numériques.

À cet égard, il est nécessaire de présenter aux fournisseurs des exigences appropriées concernant l'organisation de la maintenance technique des équipements fournis et le calendrier de remplacement des composants défectueux des systèmes numériques.

Étant donné que le niveau de commodité des fonctions de maintenance des systèmes numériques varie d'un système à l'autre, travailler avec différents systèmes nécessite différents degrés de formation du personnel de maintenance. Comme le montre la pratique, les fournisseurs d'équipements de télécommunications et leur stratégie d'organisation du support des services sont structurés différemment :

création d'un centre principal de services d'assistance technique ;

création d'un réseau développé de centres de soutien régionaux ;

un accompagnement via un réseau de distributeurs et votre bureau de représentation ;

le soutien du réseau de concessionnaires.

Actuellement, il existe une grande variété de formes, méthodes et types d'entretien. Les services sont fournis aux clients sous quatre formes différentes :

libre-service par les clients eux-mêmes ;

maintenance sur site des équipements;

service dans des centres qui effectuent le remplacement plutôt que la réparation ;

service dans les centres de réparation.

Il convient particulièrement de noter qu'il n'existe actuellement pas de concept unique de service.

1. Certaines sociétés exploitantes estiment que la tâche principale est d'accélérer les réparations, ce qui est obtenu en remplaçant les cartes et même les unités, qui subissent ensuite un cycle complet de surveillance et de restauration de leur fonctionnalité dans des centres de réparation équipés d'un ensemble de équipement de diagnostic moderne.

2. D'autres sociétés d'exploitation préfèrent passer à des réparations au niveau des éléments, pour localiser les défauts dont elles utilisent les derniers outils de diagnostic d'une grande complexité fonctionnelle.

Par conséquent, un système de diagnostic technique fait partie intégrante des systèmes de maintenance et de réparation en tant que système de gestion de l'état des systèmes numériques. Il est désormais généralement admis que l'un des moyens importants d'augmenter la fiabilité opérationnelle et, à terme, la qualité de fonctionnement des systèmes numériques est de créer un système de diagnostic technique efficace.

Par conséquent, la résolution des problèmes de maintenance et de réparation implique l'utilisation d'un système approprié de diagnostic technique des systèmes numériques au stade de leur fonctionnement, qui devrait fournir une stratégie en deux étapes pour le dépannage des systèmes numériques avec une profondeur de recherche allant jusqu'à un élément de remplacement typique (TEE), carte et microcircuit, respectivement. Compte tenu de l'élargissement de la gamme de systèmes numériques, il devient nécessaire de réduire les exigences de qualification du personnel d'exploitation des systèmes de diagnostic technique, en particulier pour les centres de service et de réparation. Les équipements de diagnostic destinés à ces centres doivent avoir le minimum d'indicateurs de poids et de taille possible et prendre en compte les spécificités de chaque objet de diagnostic.

Actuellement, les principales orientations de travail suivantes pour améliorer la fiabilité des systèmes numériques sont connues :

1. Tout d’abord, la fiabilité est accrue grâce à l’utilisation de composants hautement fiables. Cette orientation est associée à des coûts importants et n'apporte qu'une solution au problème du fonctionnement sans panne, mais pas de la maintenabilité. Lors de la création de systèmes, l'accent unilatéral mis sur l'obtention d'une fiabilité élevée (grâce à l'utilisation de composants et de composants plus avancés) au détriment de la maintenabilité ne conduit dans de nombreux cas pas finalement à une augmentation du facteur de disponibilité dans des conditions de fonctionnement réelles. Cela est dû au fait que même les spécialistes hautement qualifiés utilisant des outils de diagnostic technique traditionnels consacrent jusqu'à 70 à 80 % de leur temps de réparation actif à rechercher et à localiser les défauts dans les systèmes numériques modernes et complexes.

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Le diagnostic des centres de contrôle s'appuie sur deux groupes de méthodes : les méthodes physiques non destructives et les méthodes basées sur des tests logiques de contrôle. Les principales méthodes de diagnostic de l'état physique du centre de contrôle sont : la méthode électrophysique, la méthode thermophysique, la méthode infrarouge, la méthode aux rayons X, les méthodes optiques, par rayonnement, par microscopie électronique à balayage.

Test de diagnostic de REU.

Les méthodes physiques de surveillance de l'état des appareils électroniques numériques sont insuffisantes malgré leur diversité et leur profondeur.

Pour déterminer de manière fiable l'état de fonctionnement des appareils électroniques numériques, les méthodes de test de diagnostic et de contrôle sont utilisées le plus efficacement possible. Le contrôle de test est basé sur un signal de test fourni au centre de contrôle et provoquant une réaction au signal d'entrée qui indique que le centre de contrôle est en état de fonctionnement. Un test de contrôle est formellement défini comme une séquence d'ensembles d'entrées et d'ensembles de sorties correspondants qui assurent le contrôle de l'état de service d'un nœud numérique. Les tests de contrôle sont conçus de telle manière qu'ils permettent de détecter des défauts uniques et constants en mode statique.

Les performances sont surveillées comme suit. Les ensembles de tests de contrôle sont fournis à l'entrée du centre de contrôle, les ensembles de sorties extraits du centre de contrôle sont comparés à ceux de référence. Si chacun des ensembles de test de sortie coïncide avec les ensembles de référence, le centre de contrôle est considéré comme opérationnel. Les tests de contrôle sont élaborés sur la base d'une analyse des schémas électriques du centre de contrôle. Si les signaux des ensembles de contrôle et de référence ne correspondent pas, les tests ultérieurs sont arrêtés et une défaillance est diagnostiquée sur cet ensemble. Le diagnostic d'une panne commence par la sortie du centre de contrôle sur laquelle sont enregistrés les jeux de contrôle et de référence.

Sur l'élément logique du circuit connecté à cette sortie, le signal de sortie U et les signaux d'entrée sont mesurés, où k est le nombre d'entrées des éléments du dispositif numérique. Sur la base des valeurs totales des signaux d'entrée, conformément à l'algorithme de fonctionnement, la valeur du signal de sortie qui doit être est déterminée.

En cas d'inégalité, l'élément contrôlé ou la connexion galvanique de sa sortie est considéré comme défaillant. En cas d'égalité, les entrées significatives de l'élément logique sont déterminées, puis les éléments associés à ces sorties.

Contribution importante– il s'agit de l'entrée d'un élément au niveau de laquelle une modification du signal logique entraîne une modification du signal en sortie.

Les mesures décrites sont effectuées pour tous les éléments associés à des entrées significatives. Les mesures sont effectuées jusqu'à ce qu'un défaut soit détecté ou vers les entrées correspondantes du nœud numérique. Si les déclencheurs agissent comme des éléments du circuit du centre de contrôle, alors U pour cela est déterminé par l'expression : .- l'état précédent du déclencheur.

Il n’est donc pas déterminé sur chaque plateau.

En pratique, en plus du diagnostic du centre de contrôle selon le schéma de principe, le diagnostic à l'aide de tableaux est largement utilisé. Grâce à cette méthode, des tableaux de diagnostic sont établis pour chaque ensemble de tests de contrôle : complets et abrégés. Le tableau de diagnostic complet est conçu pour plusieurs défauts, le tableau raccourci est destiné à des défauts uniques. Le tableau de diagnostic abrégé comprend uniquement les éléments du CI qui n'ont pas été testés lors de l'une des séries de tests de contrôle précédentes.

Le diagnostic des pannes à l'aide du tableau s'effectue comme suit. La table raccourcie est sélectionnée en fonction du numéro défini où la discordance a été détectée. Le diagnostic commence à partir de la sortie de l'unité de contrôle sur laquelle le résultat incorrect a été enregistré, et s'effectue séquentiellement pour chaque ligne du tableau de diagnostic. Pour chacun des éléments de ligne du tableau, les valeurs des signaux logiques aux entrées et sorties sont comparées conformément aux valeurs de contrôle du tableau. Il faut s'arrêter sur un élément dont les informations de sortie ne coïncident pas avec celles de contrôle. L'élément défaillant sera soit cet élément, soit un des éléments dont les entrées sont reliées à la sortie de cet élément, soit un conducteur imprimé reliant la sortie de l'élément aux entrées d'autres éléments, l'alimentation, le boîtier et autre nœuds.

Efficacité diagnostique.

L'évaluation de l'efficacité du diagnostic des RES nous permet de juger quantitativement de l'utilité de l'utilisation ou de la mise en œuvre des MST. La notion d'efficacité est associée à l'utilisation d'un produit aux fins prévues, c'est-à-dire à l'obtention d'un effet résultant du fonctionnement du système.

Efficacité– il s’agit d’une propriété complexe du processus d’utilisation d’un système donné aux fins prévues à un moment donné avec un certain résultat.

L'efficacité d'utilisation des SER est une notion complexe qui combine : la qualité du système, la qualité de fonctionnement du système et les situations opérationnelles.

Qualité du système est un ensemble de propriétés d'un système qui déterminent son aptitude à satisfaire certains besoins conformément à son objectif.

Qualité d'utilisation– un ensemble de propriétés du processus d'exploitation du système, dont dépendent la conformité de ce processus et de ses résultats aux exigences établies.

Situation opérationnelle comprend les circonstances qui déterminent l'influence de l'environnement externe, les objectifs et les modes d'utilisation fonctionnelle du système, ainsi que la demande pour le système et les résultats de son fonctionnement. l'efficacité et la qualité des systèmes sont évaluées par un ensemble d'indicateurs pertinents.

Un indicateur de l’efficacité de l’utilisation des SER appeler une caractéristique quantitative du degré auquel des résultats utiles sont obtenus lors de l'utilisation d'un système dans une situation opérationnelle spécifique, en tenant compte des coûts d'exploitation.

Niveau de qualité– une caractéristique quantitative d'une ou plusieurs propriétés d'un système qui constitue sa qualité, en le considérant par rapport à certaines conditions de sa création et de son utilisation.

Les indicateurs de qualité du système sont divisés en intégraux, simples et complexes.

L'indicateur de qualité intégrale a un sens proche de l'indicateur d'efficacité d'utilisation du système et est défini comme le rapport de l'effet bénéfique total de l'exploitation du système aux coûts totaux de sa création et de son fonctionnement.

Indicateur de qualité unique– ce sont des paramètres d’usage fonctionnel, technique et opérationnel : fiabilité du STD, durabilité du STD.

Un indicateur complexe de qualité du système caractérise conjointement plusieurs propriétés simples ou une propriété complexe du système (par exemple, le coefficient d'utilisation technique des équipements techniques). Un autre exemple d'indicateur de qualité complexe est la probabilité de diagnostiquer correctement une MST, déterminée par le rapport : .

L'indicateur intégral de la qualité du STD peut être calculé à l'aide de la formule, où E est l'effet bénéfique total de l'utilisation fonctionnelle du système ; - les coûts totaux de création et d'exploitation du système.

Un terme est utilisé pour désigner l’indicateur de qualité intégrale et l’indicateur d’efficacité : indicateur de la qualité et de l’efficacité des MST(Ké).

L'expression principale de Ke est la détermination de l'efficacité de l'utilisation de STD. Par conséquent, pour représenter Ke sous sa forme pure, les éléments évalués de l'effet bénéfique de STD doivent être formulés. De tels éléments de l'effet bénéfique de l'utilisation du STD peuvent être : augmenter la fiabilité du RES, réduire le temps de récupération du RES, augmenter le taux d'utilisation technique, réduire la probabilité de pannes du RES pendant la période d'utilisation fonctionnelle, augmenter la fiabilité du RES dans son ensemble, améliorer les caractéristiques de précision du RES grâce à des ajustements opportuns, augmenter le volume d'informations dans le système de support d'information pour les installations de contrôle. De la liste ci-dessus, il est évident que la totalité des éléments estimés de l'effet bénéfique est presque entièrement déterminée par l'objectif du RES, son PFI et son TP.

Calcul du coefficient de qualité et d'efficacité.

L'efficacité de l'opération de diagnostic et de contrôle en général peut être représentée par la différence ,, où est l'efficacité de l'objet de diagnostic, à condition que son diagnostic technique et sa maintenance aient été effectués à ce moment-là, et est l'efficacité de l'objet de diagnostic, à condition qu'aucun entretien n'ait été effectué.

L'indicateur normalisé d'efficacité d'utilisation est déterminé par l'expression. Dans ce cas, le résultat de l’utilisation de STD peut être utilisé de deux manières.

1. Mesurer la fiabilité d'un produit RES en effectuant des travaux de maintenance basés sur des données de diagnostic.

2. Déterminer l'intégrale de temps pendant laquelle le RES maintiendra son état opérationnel avec une probabilité donnée. Si nous imaginons où se situe l'efficacité d'un RES qui est idéale en termes de fonctionnement sans panne ; est la probabilité de fonctionnement sans panne, qui agit comme une mesure de réduction de l'efficacité, alors le coefficient d'efficacité d'utilisation est déterminé par l'expression. Autrement dit, Ke est déterminé par des indicateurs de fiabilité et l'effet de l'utilisation de STD s'exprime par une augmentation de la fiabilité de l'objet de diagnostic.

Un autre indicateur caractéristique pour évaluer l'efficacité des MST est le coefficient d'utilisation technique des SER en présence de diagnostics et de son absence.

CONFÉRENCE 8

Lors du fonctionnement d'un appareil numérique, des erreurs se produisent parfois qui déforment les informations. Les raisons de ces erreurs peuvent être :

1. défaillance de tout élément, à cause de laquelle l'appareil perd sa fonctionnalité ;

3. La défaillance d'un élément de l'appareil est considérée comme un dysfonctionnement. Dans le même temps, l'appareil subit une distorsion constante des informations.

Un autre type de distorsion de l'information se produit sous l'influence d'interférences. Après avoir provoqué une erreur, l'interférence peut alors rester longtemps silencieuse. De telles erreurs sont appelées échecs aléatoires.

En raison de l'apparition d'erreurs, il est nécessaire d'équiper les appareils numériques d'un système de contrôle de l'exactitude des informations qui y circulent. De tels systèmes de contrôle peuvent être conçus pour résoudre deux types de problèmes : les problèmes de détection d’erreurs et les problèmes de correction d’erreurs. Le système de détection d'erreurs, tout en surveillant les informations, est seulement capable de prendre des décisions : il n'y a pas d'erreurs et il y a une erreur, et dans ce dernier cas il n'indique pas quels bits de mots sont déformés. Le système de correction d'erreurs signale la présence d'erreurs et indique quels bits sont corrompus. Dans ce cas, la correction directe des chiffres déformés est déjà une opération simple. Ainsi, si l'on sait qu'un certain bit d'un mot binaire est erroné, alors l'apparition d'un log.O erroné signifie que la valeur correcte est log.1 et vice versa.

Il est donc difficile de localiser l'erreur, c'est-à-dire indiquer dans quelles catégories du mot il est apparu. Après avoir résolu ce problème, la correction elle-même se réduit uniquement à l'inversion des chiffres des bits déformés. Par conséquent, la correction d'erreur est généralement comprise comme résolvant le problème de localisation des erreurs.

S'il y a une violation constante de l'exactitude des informations, après avoir découvert une erreur, vous pouvez prendre des mesures pour rechercher l'élément défectueux et le remplacer par un élément fonctionnel. Les causes des échecs aléatoires sont généralement extrêmement difficiles à identifier, et il serait souhaitable d'éliminer automatiquement ces erreurs occasionnelles, en rétablissant le sens correct des mots à l'aide d'un système de correction d'erreurs. Cependant, gardez à l’esprit qu’un système de correction d’erreurs nécessite beaucoup plus de matériel qu’un système de détection d’erreurs.

Ci-dessous, nous examinons séparément les méthodes de surveillance de deux types d'appareils numériques : les dispositifs de stockage et de transmission d'informations, les dispositifs de traitement de l'information. Les dispositifs du premier type peuvent inclure des dispositifs de stockage, des registres, des circuits de transmission et d'autres dispositifs dans lesquels les informations ne doivent pas être modifiées. La sortie de ces appareils est la même information que l’entrée. Les appareils du deuxième type incluent les appareils dont les informations d'entrée ne coïncident pas avec les informations de sortie et dans les cas où des erreurs ne se produisent pas. Les exemples incluent les dispositifs arithmétiques et logiques.

Détection d'erreurs uniques dans les dispositifs de stockage et de transmission d'informations

Pour une présentation plus approfondie, nous aurons besoin du concept de distance du code de Hamming. Pour deux mots binaires, la distance de Hamming est le nombre de bits par lesquels les mots diffèrent. Ainsi, pour les mots 110112 et 101102, la distance du code est d- 3, puisque ces mots diffèrent par trois chiffres (premier, troisième et quatrième).

Laissez les mots utilisés avoir n chiffres. Pour représenter des informations, vous pouvez utiliser toutes les 2n combinaisons possibles de 00 ... 0 à 11 ... 1. Ensuite, pour chaque mot, il y aura d'autres mots qui diffèrent de celui donné par pas plus d'un chiffre. Par exemple, pour certains mots 1101, vous pouvez trouver les mots suivants : 0101, ne différant que par le quatrième chiffre ; 1001, ne différant que par le troisième chiffre, etc. Ainsi, la distance minimale du code = 1. Il est impossible de détecter des erreurs dans de tels mots. Par exemple, si le mot N1 = 1101 a été transmis et que N2 = 0101 a été reçu, il est alors impossible de détecter des signes d'erreur dans le mot reçu (après tout, le mot N2 = 0101 aurait pu être transmis). Afin de détecter des erreurs uniques (erreurs qui se produisent dans au plus un des bits d'un mot), la distance minimale du code doit satisfaire à la condition dmin > 2. Cette condition exige que toute paire de mots utilisée diffère l'une de l'autre d'au moins deux rangs. De plus, si une erreur se produit, elle forme une combinaison de nombres qui ne sert pas à représenter des mots, c'est-à-dire forme une combinaison dite interdite.

Pour obtenir d = 2, il suffit d'ajouter un bit supplémentaire, appelé bit de contrôle, aux mots utilisant n'importe quelle combinaison de n bits binaires d'information. Dans ce cas, nous choisirons la valeur du chiffre de contrôle telle que le nombre total d’unités dans le mot soit pair. Par exemple:

11001110111 0 11010100111 1

Dans le premier exemple donné, le nombre de un dans la partie information est pair (8), le bit de contrôle doit donc contenir 0. Dans le deuxième exemple, le nombre de un dans la partie information du mot est impair (7), et pour que le nombre total de un dans le mot soit pair, le bit de contrôle du chiffre doit en contenir un. De cette manière, une certaine caractéristique est introduite dans tous les mots : la régularité du nombre d'unités. Les mots acceptés sont vérifiés pour la présence de cette fonctionnalité, et s'il s'avère qu'elle est violée (c'est-à-dire qu'il est découvert que le nombre de uns contenus dans les bits du mot est impair), il est décidé que le mot contient un erreur.

Cette méthode vous permet de détecter l'erreur. Mais avec son aide, il est impossible de déterminer quelle catégorie du mot contient l'erreur, c'est-à-dire vous ne pouvez pas le réparer. De plus, cette méthode ne peut pas détecter des erreurs même multiplicités, c'est-à-dire erreurs simultanément en deux, quatre, etc. chiffres, car avec un nombre aussi pair d'erreurs, la parité du nombre de uns dans les chiffres du mot n'est pas violée. Cependant, outre les erreurs uniques, des erreurs qui se produisent simultanément sur n'importe quel nombre impair de bits peuvent être détectées.

En pratique, le signe de parité impaire est souvent utilisé à la place du signe de parité, c'est-à-dire le chiffre du chiffre de contrôle est choisi de telle sorte que le nombre total de un dans les chiffres du mot soit impair. De plus, si, par exemple, il y a une rupture dans la ligne de communication, celle-ci est détectée, car les mots reçus auront 0 sur tous les bits et le principe du nombre impair de un sera violé.