Диагностирование, ремонт и техническое обслуживание систем управления бытовых машин и приборов

Ж. А. Романович, В. А. Скрябин, 
В. П. Фандеев, Б. В. Цыпин

ДИАГНОСТИРОВАНИЕ, 
РЕМОНТ  И  ТЕХНИЧЕСКОЕ  
ОБСЛУЖИВАНИЕ  СИСТЕМ  
УПРАВЛЕНИЯ  БЫТОВЫХ  
МАШИН  И  ПРИБОРОВ

Учебник

3-е издание

Допущено Учебно-методическим объединением вузов 
по университетскому политехническому образованию 
в качестве учебника для студентов высших 
учебных заведений, обучающихся по направлению 
«Технологические машины и оборудование»

Москва
Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°»
2018

УДК 681.51
ББК 32.96
Р69

Авторы:
Ж. А. Романович — доктор технических наук, профессор;
В. А. Скрябин — доктор технических наук, профессор;
В. П. Фандеев — доктор технических наук, профессор;
Б. В. Цыпин — доктор технических наук, профессор.

Рецензенты:
Н. А. Феоктистов — доктор технических наук, профессор;
В. Я. Савицкий — доктор технических наук, профессор.

Романович Ж. А.
Диагностирование, ремонт и техническое обслуживание систем управления бытовых машин и приборов: 
Учебник / Ж. А. Романович, В. А. Скрябин, В. П. Фандеев, 
Б. В. Цыпин. — 3-е изд. — М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2018. — 316 с.

ISBN 978-5-394-01631-8

В учебнике в систематизированном виде излагаются теоретические основы и методы ремонта, технического обслуживания и диагностирования систем управления. Основные теоретические вопросы 
дополняются примерами и заданиями для самостоятельной работы.
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по 
приборостроительным, информационным, радиоэлектронным, машиностроительным и сервисным специальностям, а также специалистов 
в области технического диагностирования и ремонта.

Р69

ISBN 978-5-394-01631-8
© Коллектив авторов, 2008

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие ...........................................................................................................................7

Часть I
ВЗАИМОСВЯЗЬ РЕМОНТА, ТЕХНИЧЕСКОГО 
ОБСЛУЖИВАНИЯ И ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

Глава 1. Понятия ремонта, технического 
обслуживания и диагностирования ........................................12
1.1 
Техническое состояние ........................................................12
1.2 
Виды, критерии и последствия отказа ..................17
1.3 
Ремонт, восстановление и техническое 
обслуживание ..............................................................................21
1.4 
Задачи и цели диагностирования ...............................26
1.5 
Методы, операции, процессы ремонта 
и технического обслуживания ......................................30
Контрольные вопросы ..........................................................35
Глава 2. Системы ремонта, технического 
обслуживания и диагностирования ........................................37
2.1 
Структура систем .....................................................................37
2.2 
Средства ремонта, технического 
обслуживания и диагностирования ..........................39
2.3 
Показатели системы технического 
обслуживания и ремонта ...................................................45
2.4 
Ремонтопригодность и технологичность 
объектов технического обслуживания и 
ремонта ..............................................................................................48
2.5 
Показатели диагностирования .....................................55
2.6 
Приспособленность к диагностированию ............59
Контрольные вопросы ..........................................................62
Список литературы.................................................................64

Часть II
МЕТОДОЛОГИЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ 
РЕМОНТИРУЕМЫХ И ОБСЛУЖИВАЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ

Глава 3. Методы диагностирования при восстановлении 
работоспособности .................................................................................67
3.1 
Диагностические параметры и признаки ............67
3.2 
Виды и методы диагностирования ............................72
3.3 
Контроль работоспособности..........................................76
3.4 
Поиск места отказа .................................................................80
3.5 
Прогнозирование технического состояния ........83
3.6 
Алгоритмы диагностирования ......................................89
3.7 
Методика диагностирования 
и восстановления работоспособности .....................94
Контрольные вопросы ..........................................................97
Глава 4. Исчерпывающее тестирование ..................................................99
4.1 
Счет переходов и единиц ...................................................99
4.2 
Сигнатурный анализ ...........................................................103
4.3 
Сочетание методов диагностирования ................108
4.4 
Средства исчерпывающего 
диагностирования ..................................................................113
Контрольные вопросы .......................................................117
Список литературы..............................................................118

Часть III
ВНУТРИСХЕМНОЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЕ

Глава 5. Диагностирование электрических цепей 
систем управления .............................................................................120
5.1 
Постановка задачи внутрисхемного 
диагностирования ..................................................................120
5.2 
Систематизация задач диагностирования 
электрических цепей ..........................................................123
5.3 
Обобщенная структурная схема системы 
контроля и диагностирования ....................................130
Контрольные вопросы .......................................................142

Глава 6. Методы диагностирования линейных 
двухполюсных электрических цепей ................................143
6.1 
Классификация методов получения 
информации о параметрах линейных 
двухполюсных электрических цепей ..................143
6.2 
Методика анализа способов оценки 
параметров пассивных линейных 
двухполюсных цепей ..........................................................151
6.3 
Способы допускового контроля 
параметров линейных двухполюсных 
электрических цепей ..........................................................159
6.4 
Измерение параметров линейных 
электрических цепей системами 
с цифровыми процессорами .........................................172
6.5 
Способы программного определения 
информационных параметров сигналов ............178
Контрольные вопросы .......................................................191
Глава 7. Диагностирование электрических цепей 
и элементов в составе систем управления ....................192
7.1 
Контроль двухполюсных электрических 
цепей в составе печатного узла .................................192
7.2 
Диагностирование транзисторов 
в составе печатного узла .................................................204
7.3 
Диагностирование интегральных схем 
в составе печатного узла .................................................227
7.4 
Диагностирование цепей в процессе 
функционирования объекта .........................................242
7.5 
Пример построения измерительного блока 
АСКД для внутрисхемного 
диагностирования ..................................................................249
Контрольные вопросы .......................................................253
Список литературы..............................................................253

Часть IV
ОПТИМИЗАЦИЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

Глава 8. Моделирование объектов диагностирования .............255

8.1 
Диагностические модели .................................................255
8.2 
Математическое моделирование 
работоспособного объекта ..............................................258
8.3 
Математическое моделирование отказов ........264
8.4 
Определение области отказа .......................................267
Контрольные вопросы .......................................................269
Глава 9. Методы и алгоритмы оптимизации 
обнаружения отказов .......................................................................271
9.1 
Выбор проверок для обнаружения отказов 
методом линейного целочисленного 
программирования ...............................................................271
9.2 
Выбор проверок для обнаружения 
отказов методом ветвей и границ ............................275
9.3 
Выбор проверок для обнаружения 
отказов по эвристическому алгоритму ...............279
9.4 
Выбор очередности выполнения 
проверок для обнаружения отказов 
методом ветвей и границ .................................................281
Контрольные вопросы .......................................................287
Глава 10. Методы и алгоритмы оптимизации поиска 
места отказа..............................................................................................289
10.1 Выбор проверок для поиска места отказа 
методом линейного целочисленного 
программирования ...............................................................289
10.2 Выбор проверок для поиска места отказа 
по эвристическому алгоритму ....................................293
10.3 Выбор проверок для поиска места кратного 
отказа по эвристическому алгоритму .................296
10.4 Выбор очередности выполнения проверок 
для поиска места отказа 
по эвристическому алгоритму ....................................298
Контрольные вопросы .......................................................302
Список литературы..............................................................302
Приложения:
1. Примеры вариантов решений по приспособленности 
к диагностированию.............................................................................................305
2. Задания на практические занятия .........................................................308

Предисловие

Бытовые машины и приборы относятся к обслуживаемым 
и ремонтируемым изделиям. Технологическими процессами 
ремонта, операциями технического обслуживания предусматривается диагностирование изделия. Затраты на диагностирование достигают 85% затрат на ремонт и техническое обслуживания изделий. Обеспечение приспособленности изделия 
к диагностированию, ремонту и техническому обслуживанию 
начинается уже на стадии разработки и требует значительных 
затрат материальных и финансовых ресурсов, труда квалифицированных специалистов.
Наиболее сложными для диагностирования, ремонта и 
технического обслуживания составными частями современных 
бытовых машин и приборов, других изделий, в том числе электронной бытовой аппаратуры, летательных аппаратов, транспортных средств, станков, являются системы управления.
Техническая диагностика становится одной из важнейших 
учебных дисциплин при подготовке специалистов по сервису изделий различного назначения. В последние годы издано 
большое число учебных пособий и монографий по отдельным 
вопросам и проблемам диагностирования, ремонта и технического обслуживания различной техники.
Однако преподавание дисциплин пока недостаточно обеспечено учебниками, учитывающими современное состояние 
теории, методов и средств, особенности объектов диагностирования, ремонта и технического обслуживания. Техническое 
обслуживание и ремонт столь сложных объектов, как системы 
управления невозможно осуществлять без знаний основ теории, методологии и современных информационных технологий 
технической диагностики.

В учебнике показана взаимосвязь и взаимообусловленность задач и целей технического диагностирования, ремонта 
и технического обслуживания. Анализируется понятийный аппарат технической диагностики ремонта и технического обслуживания, систематизируются методы и средства диагностирования аналоговых и цифровых электронных объектов систем 
управления, предлагаются модели, методы, алгоритмы, используемые при восстановлении работоспособности и автоматизированном проектировании диагностического обеспечения 
систем управления.
Учебник создан на кафедрах “Информационно-измерительная техника”, “Приборостроение” и “Бытовые машины и 
приборы” Пензенского государственного университета совместно с Московским государственным университетом сервиса. Он 
основывается на материалах лекций, практических и лабораторных занятий, проводимых авторами много лет в Пензенском 
государственном университете и Московском государственном 
университете сервиса для студентов приборостроительных, 
информационных, радиоэлектронных, машиностроительных, 
сервисных специальностей, а также на опыте практической 
работы авторов в области технического диагностирования и ремонта. Материалы учебника будут полезны практически всем 
техническим специальностям, в программе которых предусмотрено изучение дисциплин технической диагностики и ремонта.
Учебник состоит из десяти глав.
В первой главе анализируются технологические процессы 
ремонта и технического обслуживания. Показывается, что диагностирование является частью технологических процессов 
технического обслуживания и ремонта, предусматривающих 
определение технического состояния объекта, в которых обычно решаются комплексно несколько задач диагностирования. 
Раскрывается понятие технического состояния объекта диагностирования. Формулируются задачи, обосновываются цели 
диагностирования ремонтируемых и обслуживаемых изделий. 
Рассматривается методический подход к обоснованию эконо

мической целесообразности восстановления работоспособности 
печатных узлов во взаимосвязи с технологией восстановления.
Во второй главе анализируется система показателей ремонтопригодности, ремонтной технологичности, технического 
обслуживания и ремонта, их связь с показателями приспособленности к диагностированию, показателями диагностирования. 
Раскрывается понятие системы ремонта, технического обслуживания, диагностирования. Систематизируются виды средств 
диагностирования.
В третьей главе систематизируются виды, методы и алгоритмы диагностирования, применяемые при техническом 
обслуживании и ремонте систем управления. Излагается методика сочетания методов и алгоритмов диагностирования при 
восстановлении работоспособности изделий. Анализируется 
понятие диагностического параметра, позволяющего осуществлять диагностирование изделия без его разборки.
В четвертой главе рассматриваются методы исчерпывающего тестирования цифровых устройств систем управления. 
Оценивается достоверность обнаружения логических отказов 
цифровых объектов методами счета переходов и единиц, методом сигнатурного анализа, сочетанием методов исчерпывающего тестирования.
Пятая глава посвящена общим вопросам внутрисхемного 
диагностирования ремонтируемых узлов систем управления. 
Рассматривается специфика обнаружения отказов элементов, 
распаянных на платах аппаратуры.
В шестой и седьмой главах рассматриваются методы измерения и контроля диагностируемых параметров двухполюсных 
и многополюсных электрических цепей систем управления, в 
том числе пассивных электрических цепей с резисторами, конденсаторами и катушками индуктивности, транзисторов и интегральных схем без выпаивания их из печатного узла.
В восьмой главе обосновывается выбор двудольного орграфа как единой диагностической модели для постановки и решения задач обнаружения и поиска места отказа при ремонте и 
техническом обслуживании аналоговых и цифровых объектов. 

Предлагается методика разработки диагностической модели 
на основе модели работоспособного объекта и моделей отказов. 
Выводятся формулы для локализации места отказа по результатам контроля работоспособности объекта.
Девятая и десятая главы содержат методы и алгоритмы оптимизации технологических процессов ремонта и технического 
обслуживания на основе обнаружения и поиска места отказа 
по критериям, выводимым из показателей диагностирования и 
приспособленности к диагностированию изделий. Задачи выбора проверок и очередности выполнения проверок изделий для 
обнаружения отказов и поиска места отказа с минимальными 
затратами времени, труда, средств решаются при обосновании 
состава контрольных точек, встроенных и внешних средств 
диагностирования, разработке алгоритмов диагностирования.
Выбор проверок для обнаружения отказа с минимальными затратами приводится к задаче линейного целочисленного 
программирования, решаемой по алгоритму Баллаша, и к задаче оптимизации методом ветвей и границ. Преимущества 
каждого из методов проявляются в частных случаях для конкретных моделей и исходных данных. Сокращение перебора 
методом ветвей и границ обеспечивается за счет сведений об 
обязательно выполняемых проверках, получаемых при анализе модели. Излагается эвристический алгоритм выбора проверок, сочетанием которого с алгоритмом Баллаша достигается 
экономия вычислительных ресурсов. Рассматривается выбор 
очередности выполнения проверок для обнаружения отказов с 
минимальными средними затратами методом ветвей и границ.
Выбор проверок для поиска места отказа с минимальными 
затратами приводится к задаче линейного целочисленного программирования, решаемой по алгоритму Баллаша. Описаны эвристические алгоритмы выбора проверок, сочетанием которых 
с алгоритмом Баллаша достигается экономия вычислительных 
ресурсов. Рассматривается эвристический алгоритм выбора 
очередности проверок для поиска места отказа с минимальным 
средним числом проверок, основанный на методе минимизации 
избыточности кодирования.

Каждая глава содержит вопросы для контроля усвоения 
материала.
Теоретические основы ремонта, технического обслуживания, диагностики заложены трудами многих отечественных 
и зарубежных ученых. В каждой части учебника приводится 
список литературы, использованной при написании учебника и 
рекомендуемой для углубленного изучения дисциплины.
Приложение содержит варианты заданий для практических и самостоятельных занятий.

Часть I
ВЗАИМОСВЯЗЬ РЕМОНТА, ТЕХНИЧЕСКОГО 
ОБСЛУЖИВАНИЯ И ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

Глава 1
ПОНЯТИЯ РЕМОНТА, ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ 
И ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

1.1 Техническое состояние

Техническое состояние изделия приборостроения или машиностроения характеризуется в определенный момент времени, при определенных условиях внешней среды значениями 
параметров, установленных технической (нормативно-технической, конструкторской, проектной) документацией.
Параметры изделия, значениями которых характеризуется 
техническое состояние, являются физическими величинами.
Виды физической величины систематизируются, например, по методу определения численного значения, виду физических явлений (проявлений), принадлежности к различным 
группам физических процессов (таблица 1.1).
Измеряемая физическая величина выражается количественно в виде определенного числа установленных единиц измерения. Физическая величина, для которой не может быть 
введена единица измерения, оценивается числом с помощью 
принятой шкалы физической величины.
Вещественными (пассивными) физическими величинами 
описываются свойства веществ, материалов и изделий. Для их 

измерения используется вспомогательный источник энергии, с 
помощью которого формируется сигнал измерительной информации.
К пассивным физическим величинам относятся, например, масса, плотность, электрическое сопротивление, емкость, 
индуктивность.
Энергетическими (активными) физическими величинами 
описываются энергетические процессы. Преобразование активных физических величин в сигналы измерительной информации осуществляется без использования вспомогательных 
источников энергии.
Активными физическим величинам являются, например, 
электрический ток, напряжение, мощность, энергия.
К физическим величинам, характеризующим протекание 
процессов во времени, относятся переходные характеристики, спектральные характеристики, корреляционные функции 
и др.
Принадлежность параметров к тем или иным группам физических процессов зависит от принципов действия изделия. 
Техническое состояние электронных систем управления, аппаратуры, приборов и устройств характеризуется, например, 
электрическими и магнитными, акустическими, тепловыми величинами.

Таблица 1.1

Систематизация видов физической величины

Классификационные 
признаки
Виды физической величины

Метод определения 
численного значения
Измеряемые; оцениваемые

Виды физических 
явлений
Вещественные; энергетические; характеризующие протекание процессов во времени

Принадлежность к 
различным группам 
физических процессов

Пространственно-временные; механические; 
тепловые; электрические и магнитные; акустические; световые; физико-химические и др.

Совокупность значений параметров, удовлетворяющих 
или не удовлетворяющих установленным требованиям, образует вид технического состояния изделия.
Например, видами технического состояния изделия являются: исправное (исправность), работоспособное (работоспособность), неисправное (неисправность), неработоспособное 
(неработоспособность), предельное. Краткие формы терминов, 
указанные в скобках, разрешается применять в случаях, исключающих возможность их различного толкования.
Каждый из видов технического состояния характеризуется совокупностью значений параметров, описывающих состояние изделия, а также качественных признаков, для которых 
не применяются количественные оценки. Номенклатура этих 
параметров и признаков, а также пределы их допустимых изменений устанавливаются в технической документации.
Изделие в исправном состоянии соответствует всем требованиям технической документации. В неисправном состоянии 
изделие не соответствует хотя бы одному из требований технической документации. Словосочетание “характер неисправности” означает конкретное недопустимое изменение в изделии, 
которое находилось в исправном состоянии.
Состояние изделия, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям технической документации, 
называется работоспособным, а при несоответствии значения 
хотя бы одного параметра требованиям технической документации — неработоспособным состоянием.
Термин “работоспособность” применяется к таким изделиям, которые при использовании по назначению расходуют свой 
ресурс.
Работоспособное изделие, в отличие от исправного, должно удовлетворять лишь тем требованиям технической документации, выполнение которых обеспечивает нормальное 
применение изделия по назначению. Поэтому работоспособное изделие может быть неисправным, если, например, оно не 
удовлетворяет эстетическим требованиям, причем ухудше