Аналоговый оптимизатор числа запасных блоков технической системы

 

Изобретение относится к области вычислительной техники и рекомендуется к использованию при определении комплекта запаса сложных технических устройств. Цель изобретения - расширение области применения устройства . Оптимизатор содержит узел 1 формирования приращения вероятности отказов, узел 2 расчета времени простоя технической системы, блок 3 вычитания, первый блок 4 деления, блок 5 формирования коэффициента простоя технической системы, первый 6, второй 7, третий 8, четвертый 9, пятый 10 и шестой 11 блоки индикации , блок 12 задания градиента, блок 13 умножения, первые 14-14 и втоблоки задания коэфЛирые 15.,- 15„ циентов затрат, первые вторые 17 - 17„ I гв 16,16 . и блоки умножения на постоянный коэффициент, первый 18 и О)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН

O9} (1I}

85496 А1 (б}} g G 06 С 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГТ}Й т "T;т т .."1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "1 н llsTopckoMY свттвтсльстви (2!) 3792529/24-24 (22) 18.09.84 (46) 23.01.87. Бюл. }}- 3 (72) E.È.Бороденко, Ю.В.Пшеничный, В.М.Зубков, С.Н.Зиборов и В.А.Казарцев (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

}} 752386, кл. G 06 G 7/48, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1042040, кл. G 06 G 7/48, !983. (54) АНАЛОГОВЫЙ ОПТИМИЗАТОР ЧИСЛА

ЗАПАСНЫХ БЛОКОВ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ (57) Изобретение относится к области вычислительной техники и рекомендуется к использованию при определении комплекта запаса сложных технических устройств. Цель изобретения— расширение области применения устройства. Оптимизатор содержит узел

1 формирования приращения вероятности отказов, узел 2 расчета времени простоя технической системы, блок 3 вычитания, первый блок 4 деления, блок 5 формирования коэффициента простоя технической системь1, первый

6, второй 7, третий 8, четвертый 9, пятый 10 и шестой 11 блоки индикации, блок 12 задания градиента, блок

13 умножения первые 14 -14 и вто1

1 м рые !S, — !5 блоки задания коэффи 1 N циентов затрат, первые 16, — 16„и вторые 7, — 17 блоки умножения на постоянный коэффициент, первый 18 и

1285496 гдеТ,(n)=qРT

Я ч

7Л;

3 и

Р(,,ц) k=0

Т = T.(n ) min

j=1

Z=7 Z.(n) max

1=1

П. (n ) (h, ьТ (2) П где h при условии

С вЂ” пС <С

)=1

П, второй 19 сумматоры, первый 20 и второй 21 блоки сравнения, коммутатор 22, источник 23 постоянного напряжения, первый 24 и второй 25 узлы формирования приведенной стоимости, блок 26 задания ограничения, второй блок 27 деления и переключатель 28. Сущность изобретения заключается в том, что расчет оптимального количества запасных блоков при

Изобретение относится к вычислиЪ тельной технике и может быть использовано при определении комплекта запаса сложных технических устройств.

Цель изобретения — расширение об- 5 ласти применения устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что расчет оптимального количества запасных блоков при заданных ограничениях по стоимости осуществляется по двум показателям: среднему времени простоя Т системы из-за недостатка запасных блоков и функциональной значимости блоков в сложных технических устройствах, где отказы отдельных блоков приводят к различным последствиям: отказу всего устройства, отказу нескольких блоков (невозможности реализации ряда функций), отказу одного блока.

Такой различный "вес" блоков в реализации всего множества функций учитывается функциональной значимостью

Z блоков, поэтому устройством реали- 25 зуется процесс оптимизации, имеющий целью достичь max $Z и minT npu

1 ограничении С <С, что повьппает вероятность реализации технической системой наиболее важных функций.

Математически задача выбора оптимального комплекта запасных блоков заключается в нахождении комплекта запасных блоков, обеспечивающего

N заданных ограничениях по стоимости осуществляется по двум показателям: среднему времени простоя (Т:) систе1 мы из-за недостатка запасных блоков

i-ro типа и функциональной значимости блоков (7. ). Различный "вес"

1 блоков в реализации всего множества функций повышает вероятность реализации технической системой наиболее важных функций. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Т вЂ” среднее время простоя системы из-эа недостатка запасных блоков, С - суммарная стоимость затрат.

С, — стоимость запасного блока

-ro типа, n — количество запасных блоков

-го типа," — интенсивность потока отказов технической системы по j ìó типу блоков, Z — суммарная значимость блоков

ЗИП;

Z„ — значимость запасного блока

j .-го типа ; — параметр обслуживания, соответствующий выбранному типу запасных блоков.

Устройство решает задачу (1) градиентным методом путем выбора для каждого j -ro типа блоков такого на меньшего значения n„. для которого впервые выполняется условие

Т. (n ) -Т. (n. +1)

4 4 4 4

h. (п )

4 — произвольно выбранный градиент, = С. p + Z."I „ — приведенная стоймость затрат по

С и по Z.

1285496

На фиг.1 приведена структурная .хема устройства; на фиг.2 — узел формирования приращения вероятности отказов,- на фиг.3 — узел расчета времени простоя технической системы, на фиг.4 — узел формирования приведенной стоимости затрат П.

Аналоговый оптимизатор содержит узел 1 формирования приращения вероятности отказов, узел 2 расчета времени простоя технической системы; блок 3 вычитания, первый блок 4 деления, блок 5 формирования коэффициента простоя технической системы, первый 6, второй 7, третий 8, четвертый 9, пятый 10 и шестой 11 блоки индикации, блок 12 задания градиента, блок 13 умножения, первые

14 — 14 и вторые 15 -15 блохи за-

1 И и дания коэффициентов затрат, первые

16, †16 и вторые 17, — 17 блоки ум- .: ножения на постоянный коэффициент, первый 18 и второй 19 сумматоры, первый 20 и второй 21 блоки сравнения, коммутатор 22, источник 23 постоянного напряжения, первый 24 и второй 25 узлы формирования приведенной стоимости, блок 26 задания ограничения, второй блок 27 деления и переключатель 28.

Узел 1 (фиг.2) формирования приращения вероятности отказов содержит переключающие контакты 29-32, блок 33 задания параметра обслуживания, масштабный блок 34, блок 35 суммирования, блок 36 деления, переключатель 3?, переключающие контакты 38,, 38, и 38, кнопку 39, реле 40 и блоки 41-46 памяти с пер- вого па шестой.

Узел 2 расчета времени простоя технической системы (фиг.3) содержит блоки 47 -47 задания интенсив1 ностей отказов, олок 48 суммирования, блок 49 деления, блоки 50 > -50„ задания времени простоя системы, блоки 51 и 52 умножения и переключатель 53.

Узел 25 формирования приведенной стоимости (фиг.4) содержит блок 54 задания шага решения, блок 55 умно- жения на постоянные коэффициенты, первый 56 и второй 57 инверторы, первый 58, второй 59 и третий 60 блоки суммирования, первый 61 и второй 62 блоки умножения, источник 63 единичного напряжения и переключатель 64.

10 !

20 градиентом блока 12. Это сравнение происходит в блоке 20. Если h (0)rh

55 то коммутатор 22 не срабатывает и горит индикация 10 "Увеличить n""..

После этого переключатель 37 переводится в следующее положение, соответствующее увеличению числа за25

Устройство работает следующим образом.

На блоке 12 устанавливается напряжение, пропорциональное значению градиента h ) О, на блоках 14,-14„напряжения, пропорциональные С, на

4 блоках 15 -15ч — напряжения, пропорциональные Е, на блоке 26 — напряжения, соответствующие значению ограничения С,„, на блоке 33 — напряжение, пропорциональнде параметру обслуживания d„, соответствующему выбранному типу ззпасных блоков, на блоках 47 -47„ — напряжение, пропорциональное параметру d„., на блоках 50,-50 — напряжение, пропорциональное параметру Т ., на блоке

) У

54 — значение выбранного шага решения К.

На каждом -этапе решения задачи осуществляется пошаговая процедура определения оптимального числа запасных блоков всех типов для выбранного градиента h. На каждом j-м шаге определяется число одного из N типов запасных элементов. Для этого переключатель 28 устанавливают в положение, соответствующее j-му типу запасных блоков, на блоке 63 значение единичного напряжения U b.

Нажимается кнопка 39, в результате чего на первом выходе узла 1 (выход блока 45) формируется значение напряжения, пропорциональное Р(о,О), а на втором выходе — значение,пропорциональное P(Q 1). Эти значения подаются на соответствующие входы узла 2, на выходах которого формируются сигналы, пропорциональные значениям Т (07 и Т.(1). ЗначеJ 4 ние T.(0) подается на первый вход блока 3, а сигнал, пропорциональный

Т.(1) — на его второй вход. С выхоJ да блока 3 снимается сигнал, пропорциональный Ь (О), который подается

J на первый вход блока 4, на второй вход которого подается значение приведенной стоимости с вь;хода узла 25.

С выхода блока 4 снимается сигнал, пропорциональный значению h (О), коJ торый сравнивается с установленным .

85496

5 12 пасных блоков j-ro типа на один блок, и решение аналогично продопжается до тех пор, пока не окажется, что h Ä(0)< h, .тогда срабатывает коммутатор 22, отключая блок 10 от источника 23 напряжения и подключает к нему блок 9 1Установить n†- 1". При этом коммутатор 22 подключает первый выход узла 2 к входу блока 5 ° В результате напряжение на блоке 5 увеличивается на величину, пропорциональную

Т (n-1). Аналогично определяется чис

J ло запасных блоков каждого типа.

После выполнения N шагов решения на выходе сумматора 18 формируется суммарное значение С, а на выходе сумматора 19 — максимальное значение Z величина которого отображается блоком 8 ° По показаниям блока 11 определяется, выполнено ли ограничение. Если оно выполнено, то задача решена, в противном случае схему возвращают в исходное положение,. на блоке 12 устанавливают новое значеt ние Ь, определенное по показанию блока 7, и процедуру решения повторяют.

Перед началом расчета на блоке

54 устанавливается значение выбранного шага решения К. Переключатель

64 подключается к блоку 55 "0". В результате на первый вход блока 58 поступает сигнал (-(К-0)), а на второй вход — сигнал, пропорциональный единичному напряжению с блока

63. На выходе блока 58 формируется значение У. — разность напряжений, J пропорциональных коэффициентам, установленным на блоках 63 и 54, т.е. (1-К N), где М вЂ” значение, установленное на блоке 55, в данном случае

N=0. Эта разность умножается на величину стоимости С, заданную в блоке 14„., в блоке 62, сигнал с выхода которого поступает на второй вход блока 60. На выходе блока 59 формируется напряжение, пропорциональное значению К- N. Это значение умножается в блоке 61 на величину Z„., установленную в блоке 15,. На выходе блока 61 формируется значение Z,Я., г которое суммируется со значением

С 3 в блоке 60, на выходе которо1

1 го образуется значение приведенной стоимости на первом шаге решения, Новое значение h определяется следующим образом. Значение h ранее установленное в блоке 12, перемножается в блоке 13 со значением П, по-. лученным на N-м шаге решения, которое поступает с выхода узла 25. Полученное значение h.Ï поступает на

Ц первый вход блока 27, на второй вход которого подается значение приведенной стоимости П с блока 24 доп (т.е. значение, включающее С ). дои

На выходе блока ?7 формируется значение Ь =Ь П /II отображаемое блоВоп ком 6.

В результате решения задачи на выходе блока 5 формируется сигнал, пропорциональный Т, на выходе мин блока 19 — сигнал, пропорциональный значению Х„, которое отображается блоком 8 индикации, а значения коэффициентов на блоках 16 — 16 равны и оптимальному числу запасных блоков.

Узел 25 работает следующим образом.

Рассчитывается, > где Я, и (— весовые коэффициенты для С и 7. соответственно, причем р +1р1 номер шага решения.

Зо

Затем аналогично осуществляется решение на следующем шаге, т.е. гереключатель 64 переводится в следующее положение одновременно с переключателем 38 блока 1 и т.д.

Таким образом на выходе узла формируется значение приведенной стоимости для j-го типа запасных блоков.

Формула изобретения 1, Аналоговый оптимизатор числа запасных блоков технической системы, содержащий узел формирования приращения вероятности отказов, .первым выходом соединенный с первым информационным входом узла расчета времени простоя технической системы, первый выход которого соединен с первым информационным входом коммутатора, связанного первым выходом с информационным входом блока формирования коэффициента простоя технической системы, первый блок деления, выходом соединенный с первым входом первого блока сравнения, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора, источник постоянного напряжения, выход которого подсоединен к установочным входам первых

1- 8 эч 9 6 8

35

50 и вторых блоков задания коэффициентов затрат, блока задания ограничений и блока задания градиента, выход которого соединен с первым входом блока умножения, выход которого связан с первым входом второго блока деления, выходом связанного с входом первого блока индикации, выходы первых и вторых блоков задания коэффициентов затрат подключены к первым контактам переключателя и к входам соответственно первых и вторых блоков умножения на постоянный коэффициент, выходы первых блоков умножения на постоянный коэффициент связа— ны с соответствующими входами первого сумматора, выход источника постоянного напряжения соединен с вторым информационным входом коммутатора, второй и третий выходы которого подключены соответственно к входам четвертого и пятого блоков индикации, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, он содержит блок вычитания,первый и второй узлы формирования приведенной стоимости и шестой блок индикации, второй выход узла формирования приращения вероятности отказов соединен с вторым информационным входом узла расчета времени простоя технической системы, первый и второй информационные выходы которого связаны соответственно с первым и вторым входами блока вычитания, выходом подключенного к первому входу первого блока деления, первый и второй информационные входы и выход первого блока формирования приведенной стоимости соединены соответственно с соответствующим вторым контактом переключателя, с выходом блока задания ограничений и с вторым входом второго блока деления, первый и второй информационные входы и выход второго блока формирования приведенной стоимости связаны соответственно с соответствующим вторым контактом. переключателя, с первым информационным входом первого блока формирования приведенной стоимости и с вторым входом первого блока деления, объединенным с вторым входом блока умноженил, выход блока формирования коэффициента простоя подключен к входу второго блока индикации, выход блока задания градиента соединен с вторым входом первого блока сравнения, выход первого сумматора подключен к первому входу второго блока сравнения, выходы вторых блоков умножения на постоянный коэффициент связаны с входами второго сумматора, выходом соединенного с входом третьего блока индикации, выход блока задания ограничения подсоединен к второму входу второго блока сравнения, выход которого связан с входом шестого блока индикации.

2. Оптимизатор по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что узел формирования приведенной стоимости содержит блок умножения на постоянные коэффициенты, два инвертора, три блока суммирования, два блока умножения, источник единичного напряжения, переключатель и блок задания шага решения, подсоединенный выходом через контакты переключателя к входам блока умножения на постоянные коэффициенты, выходы которого соединены с входом первого инвертора, выходом подсоединенного к первому информационному входу первого блока суммирования, выходом связанного с первым входом второго блока умножения, первый вход и выход которого подключены соответственно к первому информационному входу узла и к второму информационному входу третьего блока суммирования, выход источника единичного напряжения связан с вторым информационным входом первого и с вторым информационным входом второго блока суммирования, выход второго инвертора через последовательно соединенные второй блок суммирования и первый блок умножения связан с первым информационным входом третьего блока суммирования, выход которого является выходом узла, второй вход первого блока умножения подключен к второму информационному входу узла, а выход первого блока суммирования — к входу второго инвертора.

1285496

ФисФ

Составитель С.Демиденко

Техред В.Кадар Корректор Л.Пилипенко

Редактор И.Николайчук

Заказ 7527/52

Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, уп.Проектная,4