К.т.н. Емельянов И.П.

Юго-Западный государственный университет, Россия

К.т.н. Пыхтин А.И.

Юго-Западный государственный университет, Россия

Основы информационной экспертной системы по выявлению неисправностей автомобилей

Зачастую во время записи автомобиля на ремонт или непосредственно перед началом процесса ремонта возникают трудности с выявлением конкретного агрегата, узла, устройства или отдельной детали автомобиля (далее «объекта»), нарушение функционирования которого привело к неработоспособности всего автомобиля. Даже слесарь с большим опытом работы при первичном осмотре автомобиля на предмет выявления неисправности далеко не всегда может точно определить такой объект и в ходе непосредственно ремонта он, в большинстве случаев, выполняет поиск неисправного объекта методом исключения. Сначала он ремонтирует или меняет на новый один из предполагаемых источников неисправности, затем другой, и так до того момента, пока ему не попадется истинный источник, после ремонта или замены которого автомобиль возвращается к своему исправному состоянию. Именно в таких случаях, когда используя всевозможные средства диагностики и опираясь на личный опыт сразу невозможно точно определить источник неисправности автомобиля, необходима своего рода экспертная система, которая по набору признаков неисправности и поможет выявить объект, ставший причиной нарушения работоспособности автомобиля.

Критерием для классификации неисправности того или иного объекта может служить не только набор признаков неисправности, присущий данному объекту, но и следующие данные: пробег и срок эксплуатации автомобиля, срок службы объекта, установленный заводом изготовителем, условия эксплуатации автомобиля и др. Рассмотрим поочередно все перечисленные критерии.

1. Признаки неисправности. Выявлять неисправный объект только по одному признаку нельзя, так как одинаковые признаки неисправностей могут быть присущи нескольким объектам, в связи с чем необходим набор из совокупности признаков.

В процессе выявления неисправного объекта пользователь персонального компьютера выбирает один из вариантов родственных признаков, который подходит для его случая. Это могут быть следующие варианты признаков неисправностей: двигатель работает устойчиво или не устойчиво (с перебоями); автомобиль развивает или не развивает мощность; имеется или отсутствует вибрация при движении (по кузову или на рулевом колесе); свет горит, не горит или горит периодически и т.п. Количество вариантов родственных признаков может быть любое и зависит от сложности конструкции и функционального назначения объекта. Например, автомобиль при движении самопроизвольно отклоняется от прямолинейного движения. Причин этому явлению может быть несколько: затрудненное вращение колеса, неправильные углы установки колес, нарушение геометрии кузова, дисбаланс колеса и т.д. В свою очередь, причиной затрудненного вращения колеса может стать износ подшипника ступицы из-за повышенных нагрузок или истечения установленного срока службы. Неправильные углы установки колес могут возникнуть в результате неправильной регулировки, сильного динамического воздействия (удара) на подвеску автомобиля, выхода из строя элементов подвески и т.д. Геометрия кузова обычно нарушается в результате дорожно-транспортного происшествия или другого механического воздействия на автомобиль. Дисбаланс колеса может образоваться по следующим причинам: неправильная балансировка колеса на стенде, нарушение геометрических параметров диска колеса, налипание большого количества грунта и других посторонних предметов на колесо и т.д. Наличие данной информации очень полезно для работы сервисного предприятия по нижеследующим причинам. Если в рассмотренном случае с отклонением от прямолинейного движения подвеска автомобиля находится в исправном состоянии, то на регулировку углов установки колес уйдет не более 30 минут. Если же подвеска автомобиля подверглась удару или находится в неудовлетворительном состоянии (давно не производился ремонт), то для устранения неисправностей потребуется значительно больше времени, да к тому же еще и определенные запасные части, которых может не оказаться на складе сервисного предприятия.

Аналогичную ситуацию можно наблюдать, например, при неисправности системы световой сигнализации (указатель поворота) с такими возможными признаками, как свет фонаря не горит (с определенной установленной частотой при включенном подрулевом переключателе), горит постоянно (не прерывисто) при включенном переключателе, горит постоянно или прерывисто при выключенном переключателе, не горит вообще, горит прерывисто не при каждом включении переключателя, самопроизвольно загорается и гаснет. В этом случае при определенных комбинациях совокупности неисправностей могут иметь место следующие неисправности: перегорела лампа, произошел обрыв в электрической цепи, перегорел предохранитель, вышло из строя реле, вышел из строя подрулевой переключатель и др. Следует отметить, что случай, когда фонарь не горит вообще является наиболее ёмким, так как он охватывает все перечисленные неисправности. С другой стороны, ремонт в таком случае может быть гораздо менее трудоемким, чем в случае с признаком «самопроизвольно загорается и гаснет» ввиду того, что при этом признаке вероятнее всего произошел обрыв в электрической цепи, а устранение такой неисправности гораздо более сложная процедура, чем просто замена лампочки.

Для удобства пользования признаки неисправностей группируются в зависимости от принадлежности к той или иной составной части автомобиля: ходовая часть, кузов, система питания, система освещения, система зажигания и др. Выбор признаков неисправностей может осуществляться, отталкиваясь от предполагаемого объекта.

2. Пробег и срок эксплуатации автомобиля. Далеко не всегда представляется возможным выявить неисправный узел, устройство или агрегат даже по набору признаков, для чего необходимо учитывать такие дополнительные факторы как пробег и срок эксплуатации автомобиля с момента продажи, срок службы составляющих частей автомобиля. По пробегу и сроку эксплуатации автомобиля можно в определенной мере судить о наработке объекта и о вероятности его отказа. Чем больше пробег или срок эксплуатации автомобиля, тем выше вероятность отказа любой из составляющих частей автомобиля. В свою очередь каждая деталь автомобиля имеет свой примерный срок службы, определенный на основании статистических данных. Так в случае, когда не горит указатель поворота вероятность выхода из строя лампы гораздо выше вероятности отказа подрулевого переключателя, ввиду того, что срок службы лампы значительно короче.

3. Условия эксплуатации. В зависимости от условий эксплуатации можно делать определенные выводы о возможности преждевременного отказа или нарушения работоспособности конкретного объекта. При эксплуатации автомобиля в тяжелых или не соответствующих требованиям завода изготовителя условиях увеличивается вероятность возникновения отказа объекта, отработавшего только часть своего ресурса. Например, автомобили, эксплуатирующиеся в карьерах горнорудной промышленности, испытывают постоянные динамические нагрузки, в связи с чем преждевременно разрушаются разъемные и неразъемные соединения.

Методика определения неисправного объекта на основе совместного рассмотрения всех перечисленных видов данных, реализованная в некоторой экспертной системе, позволит с высокой вероятностью определять неисправности, тем самым сокращая время выполнения операций по обслуживанию автомобилей. Для функционирования предлагаемой экспертной системы необходима база данных возможных неисправностей и их признаков. Создание такой базы данных не потребует значительных затрат, а так как многие узлы и системы различных моделей автомобилей работают по аналогичному принципу и имеют одинаковые признаки неисправностей, то созданная база данных может в определенной степени применяться для различных типов и моделей авто.

Работа выполнена при финансовой поддержке Совета по грантам Президента Российской Федерации проект НШ-4423.2012.8 и МК-4089.2012.8.