Обслуживание, диагностика и ремонт средств медицинской электроники.

Лабораторная работа № 1 ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ МЕТОДОВ ПОИСКА И УСТРАНЕНИЯ ДЕФЕКТОВ В СРЕДСТВАХ МЕДИЦИНСКОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ 1. Цель работы Изучение основных методов поиска неисправностей, разработки опти- мальной программы поиска дефектов методом последовательного диагностиро- вания и устранения дефектов при регулировке средств медицинской электрони- ки. 2. Теоретические сведения 2.1. Общие принципы поиска неисправностей Проблема поиска неисправностей в средствах медицинской электроники (СМЭ) возникает как в процессе производства на этапе регулировки, когда об- наруживается, что никакими предусмотренными регулировками нельзя обеспе- чить выходные параметры на уровне заданных требований, так и в процессе эксплуатации и ремонта. Поиск неисправности осуществляется путем выполне- ния диагностического эксперимента над объектом и дешифрирования его ре- зультатов. Диагностический эксперимент в общем случае состоит из отдельных час- тей (элементарных проверок), каждая их которых связана с подачей на объект входного воздействия (тестового или рабочего) и измерением выходной реак- ции объекта. Дешифрирование результатов диагностического эксперимента на- правлено на определение неисправностей объекта, наличие каждой из которых не противоречит его реальному поведению в процессе выполнения эксперимен- та. Процесс поиска и устранения дефектов в СМЭ может оцениваться различ- ными критериями: стоимостными затратами, временными затратами, количест- вом проверок, необходимых для отыскания неисправности, или комбинациями этих критериев. Диагностирование СМЭ возможно различными методами, зависящими от схемотехнических и конструкторских особенностей объекта диагностирования. Выделяют три класса электронных устройств. К классу дискретных относят устройства, значения всех координат которых задаются на конечных множест- вах, а время изменяется дискретно. Устройства, все координаты которых при- нимают значения из континуального множества, относят к классу аналоговых. К классу гибридных причисляют устройства, некоторые координаты которых заданы на дискретных, а остальные – на континуальных множествах. В каждом классе устройств для решения одной и той же задачи диагности- рования (например, поиска неисправностей) можно построить несколько алго- ритмов. Необходимость увеличения производительности труда, сокращения времени обнаружения, поиска и устранения неисправностей требует построе- ния оптимальных или хотя бы оптимизированных алгоритмов диагностирова- ния. Задачи построения оптимальных алгоритмов диагностирования могут ус- пешно решаться различными методами. 2.2. Методы оптимизации алгоритмов поиска неисправностей Большую группу методов поиска неисправностей составляют так называе- мые органолептические методы, в основе которых лежат различные трудно классифицируемые признаки: а) совокупность параметров полезных и сопутствующих сигналов; б) активные признаки нормальной работы отдельных частей на основе по- стоянно функционирующих датчиков и контрольных сигнализаторов; в) пассивные признаки, сопровождающие работу устройств, например, те- пловые режимы отдельных блоков. Совокупности признаков характерных отказов и их проявлений, присущих данной системе, обычно в виде специальных таблиц включают в технические описания или инструкции по техническому обслуживанию СМЭ и руковод- ствуются ими в процессе диагностирования. Перечни характерных неисправностей и их проявлений содержатся также в таких документах, как технологические указания по выполнению регламентных работ различных видов СМЭ, в лабораториях ремонтных предприятий отрасле- вого профиля. Отдельно выпускают технологии поиска и устранения неисправностей СМЭ, основанные на методике поэтапной проверки работоспособности уст- ройств в соответствии с «деревом» проверок, в котором имеются ветви «ис- правно» и «неисправно». В ветви «неисправно» указываются возможная неис- правность, её признак и указания по устранению. Другая группа методов поиска неисправностей основана на использовании статистических данных по отказам CMЭ, полученных в процессе сбора и изучения априорных данных о характерных повреждениях и дефектах анало- гичных изделий и их составных частей. На основании статистического материала формируется алгоритм метода последовательных поэлементных проверок ( МППП). МППП заключается в проверке каждого элемента отдельно. Решение о продолжении или прекраще- нии проверки принимается после каждой проверки на основании анализа со- стояния элемента путем сравнения реальных характеристик с номинальными, указанными в заводских инструкциях. Для этого метода характерна большая трудоемкость. Одним из основных вопросов МППП является вопрос выбора оптимальной последовательности проверок. При этом в качестве критерия эф- фективности принимаются средние временные и стоимостные затраты на про- ведение поиска и замену дефектных элементов. Оптимальная последовательность проверок определяется в данном случае из условия > 1 1 τ q > 1 1 τ q … > j j q τ … N N q τ , (1) где j q – вероятность того, что дефектным является именно j-й элемент; τ – вре- менные затраты на проверку j-го элемента; N – общее количество проверяемых элементов. Для случая, когда в устройстве имеется один дефектный элемент, средние временные затраты вычисляются по формуле ∑ ∑ = = = N i i N j j q 1 1 τ τ , (2) где i τ – средние временные затраты на проверку i-го элемента. Среднее число проверок вычисляется по формуле ∑ = = N j j q n 1 . (3) С учетом ошибок I рода (истинное значение параметра в пределах допуска, а измеренное – вне допуска) и II рода (истинное значение параметра вне преде- лов допуска, а измеренное – в пределах допуска) при проверках оптимальная последовательность должна строиться согласно выражению ( ) > + − + 31 1 1 1 1 1 τ α τ β q … ( ) > + − + j j j j j q 3 1 τ α τ β … ( ) ЗN N N N N q τ α τ β + − + 1 , (4) а средние временные затраты на поиск и замену дефектного элемента опреде- ляются по формуле () [] () {} ∑ = + − = N j j j j j B P A P 1 3 1 τ τ τ , (5) где j α – ошибка I рода при проверке j-го элемента; + j β – ошибка II рода при проверке j-го элемента; j 3 τ – среднее время замены j-го элемента; P(A j ) – веро- ятность ошибки I рода; P(В j ) – вероятность ошибки II рода. () () + − = − =∑ m j m m j q A P β 1 1 1 , (6) () () ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ + + − = ∑∑ − == + + 1 1 1 j m N j m m m m j j j j q q q B P β α β . (7) На практике для построения оптимального алгоритма поиска неисправно- стей (особенно для СМЭ, имеющих последовательную структуру) широко ис- пользуется метод половинных разбиений. Для данного метода характерно, что все элементы изделия с целью диагно- стирования разбиваются на две группы, содержащие равное количество эле- ментов. Путем проверки параметров выделяется группа, содержащая дефект- ные элементы; затем эта группа в свою очередь разбивается на две равные под- группы и т.д. до тех пор, пока не будет обнаружен дефектный элемент. В дан- ном случае программа поиска зависит от результата предыдущей проверки, т.е. для этого метода присуща гибкая программа проверок и основной задачей яв- ляется оптимальное разбиение элементов, составляющих изделие, на группы. Каждая проверка при таком методе характеризуется числом элементов, входя- щих в группу, вероятностью локализации дефектов в данной группе, стоимо- стью проверок и ремонта. При использовании критерия половинного разбиения чаще всего учитыва- ется только один фактор: количество элементов, охватываемых проверкой. Та- кой подход позволяет минимизировать максимальное число проверок (n), необ- ходимое для обнаружения дефектного элемента. m N m n ln ln 2 1 ⋅ + = , (8) где m – количество групп разбиения; N – общее количество элементов. При поиске дефектов с использованием критерия максимальной эффек- тивности проверки должна вначале выполняться проверка, имеющая макси- мальную эффективность (Е s), определяемую по формуле s s s Z I E = , (9) где I s – количество информации, содержащейся в проверке; s Z – средние стои- мостные затраты на проведение проверки. Значение I s вычисляется по формуле ( ) ( ) S S S S S q q q q I − − − − = 1 log 1 log 2 2 , (10) где q s – вероятность локализации дефекта в группе.

Обслуживание, диагностика и ремонт средств медицинской электроники: лаб. практикум для студентов специальности «Мед. электроника» днев. и заоч. форм обучения /

Н.И.Домарёнок [и др.]. Мн.: БГУИР, 2004. 60 с.: ил.