PROGNOZOWANIE W DIAGNOSTYCE
Prognozowanie (predykcja) diagnostyczne – oznacza czynność formułowania ocen prawdopodobnego stanu (procesu) obiektu na podstawie historii obserwacji zmian symptomowych oraz wiedzy merytorycznej o uwarunkowaniach i zjawisku będącym przedmiotem prognozowania
Predyktor – jest to zastosowane w prognozowaniu urządzenie (operator, funkcja), według którego wnioskujemy w przyszłości w procesie diagnostycznym
Diagnoza predykcyjna (diagnoza prognostyczna bądź prognoza diagnostyczna) – jest to konkretny wynik (najczęściej liczbowy) prognozowania badanego stanu (procesu) dla odpowiedzialnego czasu w przyszłości (horyzontu prognozy)
Wnioskowanie prognostyczne w diagnostyce jest to określenie przyszłego stanu obiektu względem przyjętej bieżącej chwili stanu na podstawie:
Prognozy obrazu analizowanej wielkości( parametru diagnostycznego lub wybranego symptomu)
Znanego modelu relacji między zmienną objaśnianą (parametr diagnostyczny lub wybrany symptom stanu) a objaśniającą (przebieg lub czas pracy obiektu)
Celem badań diagnostycznych jest określenie stanu technicznego obiektu
Dokonując badania stanu technicznego (diagnozowania) obiektu otrzymujemy informacje o jego stanie w chwili t0 to jest w chwili dokonywania pomiaru
Prognozowanie może być realizowane dwoma metodami:
Przy znanym modelu zmian (trendu) sygnału (symptomu)
Przy nieznanym modelu zmian (trendu) sygnału (symptomu)
Zastosowanie metod prognozowania stanu zdatności opiera się na złożeniu przyczynowości a nawet determinizmu we wzajemnej relacji stan-sygnał.
Prognozowanie według znanego modelu stan-symptom przeprowadza się w oparciu o dane eksperymentalne, na podstawie których wyznacza się model trendu symptomu. Przy braku danych eksperymentalnych zakładając, ze proces zużywania (uszkadzania) się jest monotoniczny, wtedy poszukuje się monotonicznych odwzorowań w symptomie .
Najczęściej stosowanymi w literaturze modelami w prognozowaniu przy znanym modelu trendu symptomu są modele:
Liniowy
Liniowo- kwadratowy
Eksponencjalny
Potęgowy
Prognozowanie przy nieznanym modelu trendu polega na budowie i ulepszaniu modelu trendu na podstawie kolejnych napływających danych o wartości symptomu. Do najważniejszych metod dających takie możliwości należą :
Wyrównanie wykładnicze Browna
Technika autoregresyjna AR
Technika średniej ruchomej MA
W zagadnieniach prognozowania stanu technicznego (wartości symptomu diagnostycznego) wyróżnia się dwa cele prognozowania:
Oszacowanie wartości czasu (przebiegu) do osiągnięcia przez symptom wartości granicznej
Oszacowanie wartości symptomu dla zadanego horyzontu prognozy
(rys) !
EKSPERYMENTY DIAGNOSTYCZNE
Eksperyment – to zbiór działań wzbudzających w obiektach materialnych określone reakcje i zjawiska w warunkach pozwalających kontrolować wszelkie istotne czynniki, które poddaje się dokładnej obserwacji.
Eksperymenty wykonuje się w celu potwierdzenia określonej teorii. Teoria z jednej strony określa warunki eksperymentu a z drugiej nadaje sens poczynionej w wyniku eksperymentu obserwacji i decyduje, co w danym eksperymencie jest właściwą obserwacją, a co tylko nieistotnym jego zakłóceniem.
Jak twierdził Immanuel Kant eksperyment jest swojego rodzaju pytaniem jak teoria zadaje naturze.
Klasyczny eksperyment świadomie ingeruje w obiekt i polega na analizie skutków tej ingerencji. Ściśle zdefiniowanemu obiektowi dostarcza się bodźców, a następnie obserwuje się reakcję obiektu. Dokładnie obserwacje natury, bez ingerowania w nią nazywa się często eksperymentami naturalnymi.
Planowanie eksperymentów jest trudną sztuką. Dobry eksperyment musi być jak najprostszy w wykonaniu i jednocześnie dawać jak najbardziej jednoznaczną odpowiedź potwierdzającą lub nie daną teorię. Często w praktyce zdarza się, że nieudane eksperymenty, które wymknęły się spod kontroli i nie dały odpowiedzi na złożone wcześniej pytanie, stały się początkiem rozwoju nowych dziedzin. W ten sposób odkryto promieniowanie Roentgena, penicylinę i in.
Rodzaje eksperymentów: czynny, bierny, czynno-bierny
Eksperyment czynny – polega na celowej zmianie wartości parametrów stanu struktury i obserwacji sygnału. Celowa zmiana stanu obiektu może odbywać się przez zmontowanie wyeksploatowanych elementów lub elementów z zadanymi wartościami parametrów stanu elementów (luzów). Zastosowanie wyników tego eksperymentu w praktyce jest ograniczone ze względu na konieczność kilkukrotnego demontażu i montażu obiektu. Z praktyki wiadomo, że każdy demontaż zmienia charakter współpracy elementów obiektu. Eksperyment ten jest stosowany głównie do badania wpływu zakłóceń oraz sterowania na wartości wektora parametrów sygnału. Zdarzają się w praktyce często eksperymenty czynne, których zmiana stanu obiektu nie wymaga jego demontażu no. Zmiana nastaw pompy paliwa, zmiana kąta wyprzedzenia wtrysku, zmiana regulacji zaworów w silniku spalinowym itp.
Eksperyment bierny - polega na obserwacji parametrów sygnału bez znajomości parametrów stanu z możliwością kontroli sterowania i zakłóceń. W tym rodzaj eksperymentu wyróżnia się dwa jego warianty.
Pierwszy wariant : polega na obserwacji sygnałów diagnostycznych obiektu od początku do jego końca lub uszkodzenia. Zaletą tej formy jest nie zakłócenie normalnej pracy obiektu, wadami są zaś:
Długi czas obserwacji parametrów diagnostycznych w postaci wektora obserwacji o składowych S={si}
Fragmentaryczność zebranych informacji ze względu na niewielki zazwyczaj zakres zmian wartości parametrów w czasie normalnej pracy
Możliwość skonstruowania błędnego modelu w przypadku pominięcia istnienie wspólnych zależności czynników wpływających na własności wyjść modelu S oraz własności wejść sterujących obiektem E przez nieznane dla eksperymentatora zakłócenia Z
Drugi wariant: polega na równoczesnej obserwacji sygnałów określonej grupy obiektów będących w różnych stanach eksploatacyjnych. . Najlepszym doborem grupy obiektów do badań jest taki rozkład ich czasów eksploatacji, aby dokładnie odwzorować krzywą stanu technicznego (krzywą życia) badanego obiektu.
Okres eksploatacji badanych obiektów można na przykład podzielić na trzy okresy, a badane obiekty tak dobrać, żeby pierwsza grupa obiektów bbyła nowa a druga skończyła pierwszy okres eksploatacji a trzecia drugi okres eksploatacji. W ten sposób czas badań można skrócić do 1/3. Warunkiem tak prowadzonych badań jest różnorodność próby wylosowanych obiektów do badań oraz warunki badań dla każdej grupy obiektów powinny być takie same.
Eksperyment czynno-bierny - polega na obserwacji parametrów sygnału z równoczesnym pomiarem parametru stanu dla jednej lub dwóch wartości stanu obiektu lub czasu eksploatacji bez ingerencji w wartość parametrów stanu. Jako jedną wartość stanu przyjmuje się najczęściej obiekty wyeksploatowane (przed naprawą), natomiast dla dwóch wartości stanu przyjmuje się pierwszą wartość jako stan obiektów nowych (przed rozpoczęciem eksploatacji) a drugą wartość – dla obiektów wyeksploatowanych (przed naprawą). W tak przeprowadzonym eksperymencie diagnostycznym uzyskuje się dwa zbiory stanów obiektów: pierwszy opisuje stan obiektów nowych i może być wykorzystany do oceny stanu technicznego obiektów po ich wytworzeniu, naprawie głównej itp. Drugi zbiór opisuje stan obiektów eksploatowanych, który może być stosowany w ocenie obiektów eksploatowanych, dla określenia pozostałego czasu do naprawy np. na podstawie prognozowania oraz oszacowania wartości granicznej parametru diagnostycznego.
Najlepszym wydaje się być eksperyment czynno-bierny zrealizowany na obiektach wyeksploatowanych z jednoczesną, po ich demontażu, oceną stanu elementu lub par kinetycznych w postaci luzów, zużycia, uszkodzeń itp. Można poszukiwać związki między parametrem diagnostycznym a stanem obiektu.