Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделия

 

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальные периоды технического обслуживания изделий, обеспечивающие максимально возможное время полезного функционирования изделия с заданной готовностью, а также определять запасы ресурсов, необходимые для функционирования изделий. Цель изобретения - повышение точности устройства. Устройство содержит датчик 1 времени, блок 2 нелинейности, интегратор 3, первый и второй блоки умножения 4 и 5, первый и второй блоки деления 6 и 7, первый элемент задержки 8, первый блок 9 сравнения, первый ключ 10, первый сумматор 11, второй блок 12 сравнения, элементы И 13 и ИЛИ 14, третий и четвертый блоки умножения 15 и 16, второй ключ 17, второй элемент задержки 18, третий блок 19 деления, второй и третий сумматоры 20 и 21. Устройство позволяет обоснованно назначать величину ресурса, необходимого для полезного функционирования изделия в течение заданного времени. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTQPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 1439644 (21) 278017/24-24 (22) 19.06.87 (46) 23,09.89. Бюл. 35 (72) В.Д,Гришин, Г.Н.Воробьев, А.Д.Иорик и М.10.Тараканов (53) 681.178(088.8). (56) Авторское свидетельство СССР

t" 1439644, . G 07 с 3/08, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО ПЕРИОДА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ИЗДЕЛИЯ (57) Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить опти,мальные периоды технического обслуживания изделий, обеспечивающие мак- симально возможное время полезного функционирования изделия с заданной

„„SU„„1509964 A 2 (51)4 с 07 с 3/08

2 готовностью, а также определять запасы ресурсов, необходимые для функционирования изделий. Цель изобретенияповышение точности устройства.,устройство содержит датчик 1 времени, блок 2 нелинейности, интегратор 3, первый и второй блоки умножения 4 и

-5, первый и второй блоки деления 6 и 7, первый элемент задержки 8, первый блок 9 сравнения, первый ключ 10, первый сумматор 11, второй блок 12 сравнения, элементы И 13 и ИЛИ 14, третий и четвертый блоки умножения 15 и 16, второй ключ 17, второй элемент задержки l8, третий блок 19 деления, второй и третий сумматоры 20 и 21, Устройство позволяет обоснованно назначать величину ресурса, необходимого для полезного функционирования изделия в течение заданного времени.

1 ил. где

3 150996

Изобретение относится к области устройства контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется определять ра- 5 циональные периоды технического обслуживания изделий и запасы их ресурсов, и является усовершенствованием изобретения по авт. св. 1 1439644.

Цель изобретения - повышение точ- 10 ности устройства.

На чертеже приведена схема устройства.

Если изделие обладает запасом ограниченного ресурса R ", то в режиме 15 нормального функционирования оно расходует в единицу времени С ф единиц ресурса, в состоянии отказа С еди" ниц, а за каждый сеанс технического обслуживания изделие расходует g еди- 20 ниц ресурса ° Тогда уравнение баланса по ресурсу R запишется в виде зад

N(C 7 + Сф 8ф+ g) = К, (1)

Где, - среднее время, В течение которого изделие находится

s состоянии отказа на интервале между сеансами тех" нического обслуживания; ф - среднее время нормального функционирования изделия (время, в течение которого изделие работоспособно) на интервале между сеансами

-технического обслуживания

N — число сеансов технического обслуживания.

Из уравнения (1) следует зай

N — „„. (2)

С, ".,,+ С ". + g 40

Поскольку момент наступления отказа в изделии случаен, то, используя вероятность безотказной работы P(t), . среднее время полезного функционирования изделия на ресурсе R " опре- 45 делится выражением тф = NJP(t)dt, (3} о

) r(t)dt =

0 т.е. среднее время полезного функционирования изделия на периоде 1. В связи с этим выражение (3) можно представить в виде тф = N".ф. (4)

При эксплуатации многих изделий, особенно таких, которые работают в так называемом, дежурном режиме, оказывается важным организовать техническое обслуживание таким образом, чтобы обеспечивалась необходимая готовность изделия к выполнению целевой задачи. Кроме того, необходимо определить запас ресурса изделия из того, чтобы изделие полезно функционировало заданное время Т "*, с заданной готовностью 1< 4 .

Готовность изделия может быть оценена коэффициентом готовности, который определяется выражением ( ) с где Т - время активного существования изделия на ограниченном ресурсе

К . Это время, в течение которого

ЭИА изделие может находиться не только в работоспособном состоянии, но и в состоянии отказа и технического обслуживания (включая контроль состояния изделия)

Т = Nà„, (6) где - период между техническим обслужива ни ем.

Пусть задан коэффициент готовности изделия К, „ ", тогда задача определения периода технического обслужива" ния, обеспечивающего заданный коэффициент готовности и, максимально возможное среднее время полезного функционирования Т изделия на заданном ограниченном ресурсе R сформулируется следующим образом: найти такой период *, при котором

T4,(i «) = ма кс T +(8); ай А (7)

Поскольку рассматривается случай, когда время на техническое обслуживание значительно меньше периода 0 (это видно из сравнения баланса (1), то зависимость Е.() будет монотонно убывающая функция.

Величина коэффициента готовности при различных значениях периода с учетом (4), (5) и (6) определяется из выражения

ТФ ф

T nc с

При определении периода возможны два случая:

l. Задан коэффициент готовности

ЗаА

Используя первое условие системы (7), определяется 4 „, соответствующее максимальному Т ф = Тф„. При этом Ег(Ф ) ъ 1 „„ . Поэтому найденный

Тф — (С л +С л + а)

О 0 OI1T ф ф 0От ф onт где R - ресурс, необходимый изделию для полезного функционирования в те— зь* чение заданного времени т +

Определенный таким образом запас ресурса позволяет сделать вывод о правильности назначения первоначального запаса ресурса R (или а возможности изделия функционировать в тече- 40 ние т на имеющемся ресурсе) путем их сравнения, т.е.

ЛЕ=R — R змд

При этом, если 4К = О, это означает, что изделие обладает необходимым за- 45 пасом ресурса без излишка; если DR > 00, это означает, что в изделии налицо излишек ресурса; если йР (О, тогда в изделие необходимо вводить дополнительный ресурс.

Предлагаемое устройство позволяет аппаратурно реализовать рассмотренную модель.

Устройство содержит датчик 1 вре" мени, блок 2 нелинейности, интегратор 3, первый и второй блоки 4 и 5 умножения, первый и второй блоки 6 и 7 деления, первый элемент 8 задержки, первый блок 9 сравнения, первый

5 150996 и есть искомый период технического обслуживания изделия.

2. Задан коэффициент готовности

k „, Используя второе условие систе- 5 зад мы (7), находим Г, соответствующее

k (i ) k„3 ". При этом среднее время полезного функционирования изделия не достигает своего максимального значения но будет максимально возможным 1ð тф = т,.

Рассмотрим вторую подзадачу, Пусть задано среднее время полезного функционирования изделия Тф»*.

Тогда с учетом (4) можно записать

Т "* = N Гф,„„где N - число сеансов технического обслуживания, со— за ответствующее заданному т, если обслуживание изделия проводить с периодом Г+, „ ф,„,- оптимальное зна- 20 чение среднего времени полезного функционирования изделия на периоде .

Из последнего уравнения выразим N з« 25 т

N л

"ф опт

Уравнение баланса приобретет вид

4 6 ключ 10 первый сумматор 11, второй блок 12 сравнения, элементы И 13 и

ИЛИ 14, третий и четвертый блоки 15 и 16 умножения, второй ключ 17, второй элемент 18 задержки, третий блок

19 деления, второй и третий сумматоры 20 и 21, Устройство работает следующим образом.

Датчик 1 времени задает в порядке нарастания с шагом последовательность возможных значений периода технического обслуживания изделия л.=

= Я + g7 j = 1, 2..., Каждое очередное значение „- поступает на первые входы первого блока 4 умножения, первого блока 6 деления, второго сумматора 20, а также блок 2 нелинейности, где реализуется функция Р(с) на интервале (О; ".;). Сигнал P(e) с выхода блока 2 нелинейности поступает в интегратор 3, где интегрируется.

Верхний предел интегрирования определяется текущим значением 8„.. С выхода интегратора 3 сигнал

n< <.

J — p(t)dt, Ф о соответствующий среднему времени полезного функционирования изделия на периоде С., поступает на первый вход второго блока 5 умножения, на вторые входы второго сумматора 20 и первого блока 6 деления. В умножителе 4 параметр С, поступающий с третьего входа устройства, перемножается с текущим значением. В сумматоре 2Q определяется 2, = ° - с ф среднее время нахожо ф дения изделия в состоянии отказа на периоде. Эта величина в третьем блоке 15 умножения перемножается с параметром С,, поступающим с пятого входа устройства. Результат перемножения, поступает в первый сумматор 11, где суммируется с величиной С ф 7 ф; и параметром g, поступающим с второго. входа устройства. Сумма С, . +

+ Сф L ф„. + g с выхода первого сумматора 11 передается на второй вход четвертого блока 9 умножения и на первый вход второго блока 7 деления, на второй вход которого с первого входа устройства поступает параметр

R3 " . Результат деления

ЗЧД

Со "о + Сф "Ф)+ К соответствующий числу сеансов технического обслуживания изделия на ре64 8

7 15099 сурсе R 4 (если изделие обслуживать с периодом ; ), с выхода блока 7 деления передается во второй блок 5 умножения, где вычисляется среднее время полезного функционирования изделия Т ф; = N ;. Сигнал, соответствующий Т ф„, с выхода блока 5 подается на вход. первого элемента 8 задержки и на первый вход первого блока 9 сравнения, на второй вход которого с выхода первого элемента 8 задержки поступает сигнал, соответствующи" T < >, . Таким образом, в первом блоке 9 сравнения сравниваются между собой две. величины Т ф1 и задержанная элементом 8 задержки на один цикл работы устройства (один такт датчика времени) Т ф; „ одна из которых соответствует текущему значению, а другая — предшествующему -,. Если

1 1 ° при этом окажется, что Т ф i Тф;,, 3 то на втором выходе первого блока 9 сравнения появляется управляющий сигнал, разрешающий выдачу датчиком 1 времени очередного значения периода

Г, = + д, и передается на второй вход элемента И 13. В противном случае, т.е. при Т ф (т -,, управляющий сигнал появляется на первом выходе блока 9 и передается на первый .вход элемента ИЛИ 14. Это соответствует завершению отыскания оптимального периода технического обслуживания изделия С» = „,, обеспечивающего максимум среднего времени по- З5 лезного функционирования изделия, т.е. выполнению первого условия системы (6).

Одновременно с описанным процессом отыскания » производятся вычисления, связанные с. выполнением второго условия системы (б). Это происходит следующим образом, Выработанное датчиком 1 времени значение подается на первый вход блока 6 деления, на второй вход .которого с выхода интегратора 3 поступает величина ф,. Результат деления, соответствующий текущему значению коэффициента готовности изделия 50 л .ф

rj л, J с выхода блока 6 деления подается на .второй вход второго блока 12. сравнения, на первый вход которого с четвертого входа устройства поступает величина заданного коэффициента го товности k *. В блоке 12 сравнения величины k, и k з * сравниваются между собой. Если окажется, что

k *, то на втором выходе блока 12 появляется управляющий сигнал, поступающий на первый вход элемента

И 13. Если при этом на втором входе элемента И 13 действует управляющий сигнал от первого блока 9 сравнения, то этот сигнал поступит на вход датчика 1 времени, в результате чего датчик 1 времени вырабатывает новое значение периода 7 „ = 7 + д Г и процесс вычисления 1 ф и К повторяется, но уже при новом с . „ значении периода, т.е. процесс определения,Г продолжается.

Если при сравнении во втором блоке 12 сравнения окажется, что М (Эа4

1 (k „, то управляющий сигнал появится на первом выходе этого блока и будет подан на второй вход элемента

ИЛИ 14, что соответствует завершению процесса определения периода технического обслуживания иэделия, обеспечивающего коэффициент готовности изделия не менее заданного, т.е. выполнение второго условия системы (6).

При этом оптимальным будет период а коэффициент готовности k

3N*

r j-7

>ik „. Таким образом, при появлении управляющего сигнала хотя бы на одном из входов элемента ИЛИ 14 отыскание оптимального периода технического обслуживания изделия прекращается, а с выхода элемента ИЛИ 14 подается разрешающий сигнал на второй вход первого ключа 10. При этом значение оптимального периода технического обслу" живания изделия »= 21-, с второго выхода датчика 1 времени через первый ключ 10 поступит на первый выход устройства.

Кроме рассмотренных вычислений, устройство реализует вычисление запаса ресурса изделия . Это происходит следующим образом.

Сигнал, соответствующий текущему среднему времени полезного фучкционирования ф;, с. выхода интегратора 3 подается на второй вход третьего блока 19 деления, на первый вход которого поступает с шестого входа устройст ва значение заданного времени — ж* полезного функционирования Т ф . Результат деления, равный числу сеансов технического обслуживания, соответствующему

Тф — Зц4

3 " ф

9 150 подается на первый вход третьего блока,16 умножения, где перемножается с величиной С, i „ + С Г + g, посту) пающей с выхода первого сумматора 11.

Формула,изобретения

Устройство для определения оптимального периода технического обслуСоставитель В.Скворцов

Техред А. Кравчук Корректор H. Король

Редактор В.Бугренкова

Заказ 5818/50 Тираж 441 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101

Значение N.(Ñ, Г, + Сф 7 + g) =R. ресурса изделия, соответствующее текущему значению периода 7., через второй элемент 18 задержкй подается на информационный вход второго ключа 17, на второй вход которого посту пает управляющий сигнал с элемента ИЛИ 14, который соответствует завершению процесса отыскания периода технического обслуживания по двум условиям системы {6). При наличии управляющего сигнала с элемента ИЛИ 14 задержанная на один такт датчика 1 времени величина R = R* передается

1 на первый вход третьего сумматора 21, на второй вход которого с первого входа устройства поступает величина ресурса К . В третьем сумматоре 21 64 вычисляется dR = R — R*. Если

ДК (О, это означает, что изделию не. хватает ресурса для выполнения своих функций в течение заданного времени

- з *

Т, . Если 3R О, это означает, что ресурс назначен с избытком.

9964

1О живания изделия по авт. св. Н 1439644 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены третий и четвертый блоки умножения, третий блок деления, второй и третий сумматоры, второй элемент задержки, второй ключ, первый выход датчика времени подключен к . первому входу второго сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего блока умножения, выход которого подключен к третьему входу первого сумматора, второй вход третьего блока умножения является пятым входом устройства, выход интегратора .соединен с вторым входом второго сумматора и с первым входом третьего блока деления, второй вход которого является

20 шестым входом устройства, выход третьего блока деления подключен к riepвому входу четвертого блока умножения, выход которого через второй элемент задержки соединен с информацион25 ным входом второго ключа, выход кото-. рого подключен к первому входу тре-тьего сумматора, выход которого является вторым выходом устройства, вы.ход первого сумматора соединен с вторым входом четвертого блока умножения, выход элемента ИЛИ подключен к управляющему входу второго ключа, второй вход третьего сумматора объединен с первым входом второго блока деления.