Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделия

 

Изобретение может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить или моделировать оптимальные периоды контроля и технического обслуживания высоконадежных изделий. Целью изобретения является повышение точности устройства. Устройство содержит генератор 1 импульсов, счетчики 2, 6/регистр 3, сумматоры 4, 11. блоки 5. 12 деления , компаратор 7, ключ 8, элемент ИЛИ 9, вычислитель 10 параметра, блок 13 вычисления корня, элементы 15 и 16 задержки и блок 14 умножения. Используя алгоритмы оценки параметров распределения Вейбулла, получено простое выражение для нижней гарантированной оценки периода технического обслуживания изделий. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОКЭЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s G 07 С 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4862766/24 (22) 27.08.90 (46) 23.11.92. Бюл. М 43 (72) Я.Т.Абдала в, В.А. Зелен цов, А.В. Струков и О.В.Ковалев (56) Авторское свидетельство СССР

М 758210, кл. G 07 С 3/08, 1978.

Авторское свидетел ьство СССР

ЬЬ 1309063, кл. G 07 С 3/08, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ОПТИМАЛЬНОГО ПЕРИОДА ТЕХНИИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ИЗДЕЛИЯ (57) Изобретение может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить или моделировать оптимальные периоды контроля и технического обслуживания высоконадежных изделий.

Целью изобретения является повышение точности устройства. Устройство содержит генератор 1 импульсов, счетчики 2, 6, регистр 3, сумматоры 4, 11, блоки 5, 12 деления, компаратор 7, ключ 8, элемент ИЛИ 9, вычислитель 10 параметра, блок 13 вычисления корня, элементы 15 и 16 задержки и блок 14 умножения. Используя алгоритмы оценки параметров распределения Вейбул. ла, получено простое выражение для нижней гарантированной оценки периода технического обслуживания изделий. 1 э.п, ф-лы, 2 ил.

1777161

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в научных исследованиях и там, где требуется находить или модернизировать оптимальные периоды контроля и технического обслуживания высоконадежных изделий.

Известно устройство для учета и контроля времени определения и оптимального периода технического обслуживания изделия, содержащее блок сравнения, сумматор, выход которого соединен с вторым входом блока умножения.

Однако это устройство имеет низкую точность за счет невозможности учета изменения интенсивности отказов изделия в процессе его функционирования.

Наиболее близким к изобретению является устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделия, содержащее первый блок задержки, элемент И, первый сумматор, выход которого соединен с первым входом блока деления, выход которого соединен с первым входом блока умножения, блок сравнения, второй сумматор, Недостатком известного устройства является неудовлетворительная точность определения оптимального периода обслуживания изделия, что не позволяет использовать устройство при исследовании процессов эксплуатации высоконадежных изделий.

Цель изобретения — повышение точности устройства, Зксплуатация высоконадежных изделий в основном предполагает следующую стратегию технического обслуживания.

Проведение восстановительных работ на изделии в межрегламентный период в случае его отказа наносит экстенсивный характер, т.е. восстановление работоспособности изделия происходит без влияния на функцию интенсивности отказов. Проведение технического обслуживания носит интенсивный характер, т,е. операции технического обслуживания полностью обновляют изделие и интенсивность отказов снижается до некоторого начального значения, Для такой стратегии технического обслуживания выражение для удельной стоимости эксплуатации изделия имеет вид

C(t) = (CoTeE(t) + С»Тто), (1) где Co — потери (штраф) за единицу времени пребывания иэделия в состоянии отказа;

Te — среднее время восстановления работоспособности изделия;

С» — потери (штраф) за единицу времени пребывания изделия в состоянии технического обслуживания;

Т» — средняя продолжительность про5 ведения операций технического обслуживания;

E(t) — среднее число отказов изделия на интервале;

10 t

E(t)= J 1(t) dr, о (2) где ф) — интенсивность отказов изделия

Лучшими аппроксимирующими свойствами в задачах нахождения оптимального периода технического обслуживания высоконадежных изделий по критерию минимума удельной стоимости эксплуатации обладает функция интенсивности отказов вида (3) ac}

35 (4) С учетом (1 + 3) решение уравнения (4) может быть представлено в виде

46

t*= p » » (5)

Та — Г) с, Те

Стоимостные показатели, временные

45 характеристики прочессов эксплуатации изделия Co, C», Te, T» задаются для каждого изделия индивидуально в зависимости от режимов эксплуатации. Обозначают

Сто г то

Co Th (6) Параметр 0 имеет физический смысл

55 коэффициента качества процесса эксплуа- тации изделия и показывает отношение потерь (штрафов) за пребывание изделия в состоянии технического обслуживания к потерям (штрафам) за пребывание изделия в состоянии отказа.

25 где а и P — параметры формы и масштаба распределения Вейбулла.

Величина оптимального периода технического обслуживания изделия по кри30 терию минимальной удельной стоимости эксплуатации t* находится из решения уравнения

1777161

Тогда выражение (5) приводится к виду

04 с*P / В а — 1 (7) о,95 а =V/

s (8) 20 где t — оценка выборочного среднего;

St — оценка выборочного среднеквадратического отклонения, 25

Оценка масштабного параметра Р распределения интервалов между отказами изделия имеет вид:

30 л t

P =-@-, (9) где К „= Г(1 + —,), и символ Г(,) обозна- 35

1 чает полную гамму-функцию. Для 1 < а < 25 значения К. находятся в пределах

1,0 — 0,8856. Таким образом, при замене в (9) параметра Р на оценку выборочного среднего получают

45 т.е. использование оценки выборочного среднего позволяет получить гарантированную нижнюю оценку оптимального периода технического обслуживания изделия, Таким образом, выражение для оптимального по критерию минимальной удельной стоимо- 55 сти эксплуатации периода технического обслуживания изделия с использованием выборочных оценок параметров распредеДля оценки величины оптимального периода технического обслуживания изделия 10 по данным реальной эксплуатации необходимо в (7) параметры а и/3 заменить на их выборочные оценки.

Согласно (4) для 1 < а < 25 с погрешностью не более 0,47О в практических рас- 15 четах может быть использована оценка параметра формы распределения Вейбулла вида ления интервалов между отказами имеет вид

<* =r ч (10)

a — 1

На фиг.1 приведена блок-схема устройства: на фиг,2 — блок-схема вычислителя параметра.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, первый счетчик 2, регистр 3, первый сумматор 4, первый делитель 5. второй счетчик 6, компаратор 7, ключ 8, элемент ИЛИ 9, вычислитель 10 параметра, второй сумматор 11, второй делитель

12, блок 13 вычисления корня, блок умножения 14, первый, второй элементы 15, 16 задержки.

Вычислитель 10 параметра содержит блок 17 вычисления среднеквадратического отклонения, выполненный по авт,св. N.

1130877, блок 18 деления, блок 19 вычисления корня и элемент 20 задержки.

Устройство работает следующим образом.

B начальный момент времени на первый вход устройства поступает сигнал

"Пуск", запускающий генератор 1 импульсов, выход которого соединен со счетным входом счетчика 2. В момент возникновения

1-го отказа изделия ti, I = 1, 2... на второй вход устройства поступает сигнал в виде короткого прямоугольного импульса. Данный сигнал предназначен для измерения временного интервала между (I — 1)-м и I-м отказами изделия. Для этого сигнал ti поступает на блокирующий вход первого счетчика

2 и на запускающий вход регистра 3, на выходе которого формируется сигнал Ть соответствующий интервалу времени между (i

- 1)-м и i-м отказами.

Измерение Т; осуществляется с помощью генератора импульсов 1, счетчика 2 и элемента задержки 15 следующим образом. На счетный вход счетчика 2 после запуска устройства постоянно поступают счетные импульсы с выхода генератора 1.

Пусть после (I - 1)-го отказа импульсом tl-1 счетчик обнулен. После этого начинается отсчет времени от (i - 1)-го до I-го отказа (до поступления на второй вход устройства импульса tI). Подсчитанное счетчиком 2 количество счетных импульсов, соответствующее интервалу Ть поступает на вход регистра 3.

После незначительной задержки, достаточной для того, чтобы сигнал Т| прошел на считывающий вход регистра 3, счетчик обнуляется импульсом с первого выхода элемента задержки 15, и тем самым счетчик 2 подготавливается к подсчету значения Т +1, 1777161

25

55 а импульсом с второго выхода элемент задержки 15 значение Т с регистра 3 считывается на вход сумматора 4.

После поступления на второй вход устройства N сигналов ti, что соответствует регистрации N отказов изделия, в первом сумматоре 4 формируется сигнал Т, = Ti, i=1 а на выходе второго счетчика 6 — сигнал N, соответствующий числу отказов иэделия, поступающий на второй вход компаратора

7, на первый вход которого с третьего входа устройства подается число Мзад, определяющее заданную точность оценки параметров эмпирического распределения интервалов между отказами изделия (5).

При N = Naa/t на выходе компаратора формируется сигнал, открывающий ключ 8, на второй вход которого поступает сигнал ti, ЗаДЕРжаННЫй На ВРЕМЯ Ataap15 . ЭЛЕМЕН(з1 том 15 задержки, что обеспечивает учет времени срабатывания второго счетчика 6 и компаратора 7.

Сигнал "1" с выхода ключа 8 поступает на второй вход элемента ИЛИ 9, на первый вход которого сигнал и1и поступает с четвертого входа устройства "Счет". Сигнал

"1" с выхода элемента ИЛИ 9 обеспечивает начало процесса вычисления оптимального периода технического обслуживания.

Таким образом, работа вычислительных блоков 4, 5, 10 — 14 устройства может начинаться или в момент прихода сигнала tN, соответствующего N отказам изделия N =

Naacp. или в любой ДРУгой момент пРи поДаче сигнала на четвертый вход устройства

"Счет".

Сигнал и1и с выхода элемента ИЛИ

9 поступает на вход второго элемента

16 задержки и на считывающий вход первого сумматора 4, с выхода которого

N сигнал Т = g Т} поступает на первый вход

I = — 1 первого делителя 5, на второй вход которого с выхода второго счетчика 6 поступает сигнал N.

На выходе первого делителя 5 после прихода синхронизирующего импульса с первого выхода второго элемента 16 задер1 жки формируется сигнал t = „>, Ть й1=1 соответствующий оценке выборочного среднего случайных интервалов времени между отказами изделия, Для вычисления оценки параметра формы а распределения интервалов между отказами согласно (8) на второй вход вычислителя параметра с выхода регистра 3 поступают текущие значения интервалов между отказами Ti, на третий вход с выхода первого делителя 5 — величина оценки среднего интервала между отказами Х, на четвертый вход с пятого входа устройства— показатель степени, равный 0,93.

Синхронизация процесса вычислеиий Т, (и/N}8 (8/(a — 1 }} осу1=1 i=1 ществляется с помощью элемента задержки

16. Этот процесс начинается или после количества отказов, равного Naa/t, или после прихода сигнала "Счет".

Времена задержек на выходах элемента задержки 16 выбираются исходя из следующих условий: Л133д15 должно выбирать(1) ся с учетом времени поступления

N значения,>, Ti на первый вход делителя

i =1

5, а Ж 33д15 выбирается с учетом времени, 2 необходимого для осуществления процесса деления в делителе 5, Вычисление оценки параметра формы а осуществляется в вычислителе в 10 и начинается после прихода íà его первый вход синхронизирующего импульса с второго выхода элемента задержки 16. Для этого в Gnoке 17 вычисления среднеквадратического значения осуществляется вычисление значения среднеквадратического отклонения

St, в блоке деления 18 находится значение t/S<, а в блоке 19 вычисление корня определяется значение

О,93 а=/ т

St

Элемент задержки 20 служит для синхронизации работы блоков вычислителя 10.

Сигнал а с выхода блока 10 вычисления параметра поступает на первый вход сумматора, на второй вход которого поступает сигнал "-1"; сигнал (a - 1) с выхода второго сумматора 11 поступает на первый вход второго делителя 12, на второй вход которого с седьмого входа устройства подается значение коэффициента Осогласно (6).

После прихода на синхронизирующий вход второго делителя 12 сигнала с третьего выхода второго элемента 16 задержки (время ЬЬ3д15(выбирается с учетом длительно(з сти формирования сигнала (а- 1) в блоках

10 и 11) на выходе блока 12 формируется сигнал (0/(а — 1 ) ) . поступающий на второй вход блока 13 вычисления корня, на первый вход которого поступает сигнал с

1777161

10 выхода блока 10 вычисления параметра

Сигнал бв. х 1х с выхода блоха 13 вычисва— 1 ния корня поступает на второй вход блока

14 умножения, на первый вход которого поступает сигнал с выхода первого блока 5 деления. Блоки 12 и 13, 13 и 14 соединены информационно-управляющими шинами для обеспечения их последовательной работы.

Таким образом, на выходе устройства формируется сигнал, соответствующий оптимальному периоду технического обслуживания изделия, согласно (10).

Положительный эффект от использования предлагаемого изобретения заключается в том, что оно позволяет определить оптимальные периоды технического обслуживания высоконадежных изделий. При этом за счет более полного учета технического состояния (показатели надежности) изделия повышается точность определения оптимального периода технического обслуживания по критерию минимальной удельной стоимости эксплуатации.

Формула изобретения

1. Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделия, содержащее компаратор. первый сумматор, выход которого соединен с первым входом первого блока деления, выход которого соединен с первым входом блока умножения, ключ, элемент ИЛИ, первый и второй элементы задержки и второй сумматор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены первый и второй счетчики, регистр, второй блок деления, блок вычисления корня, генератор импульсов, вычислитель параметра, запускающий вход генератора является первым входом устройства, а выход соединен со счетным входом первого счетчика, обнуляющий вход которого подключен к первому выходу первого элемента задержки, блокирующий вход первого счетчика является вторым входом устройства и соединен с запускающим входом регистра, со счетным входом второго счетчика и входом первого элемента задержки, второй выход которого соединен с блокирующим входом регистра, считывающий вход соединен с выходом первого счетчика, а выход регистра подключен к суммирующему входу первого сумматора, суммирующий вход

55 первого сумматора, синхронизирующий вход которого объединен с входом второго элемента задержки и соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого является четвертым входом устройства, выход второго счетчика подключен к второму входу первого блока деления и к первому входу компаратора, второй вход которого является третьим входом устройства, а выход компаратора соединен с первым входом ключа, второй вход которого подключен к третьему выходу первого элемента задержки, выход ключа соединен с вторым входом элемента

ИЛИ, выход которого подключен к синхронизирующему входу первого сумматора, первый, второй и третий выходы второго элемента задержки соединены соответственно с третьим входом первого блока деления, с первым входом блока вычисления параметра, и с первым входом второго блока деления, выход регистра подключен к второму входу вычислителя параметра, третий вход которого соединен с выходом первого блока деления, четвертый вход является пятым входом устройства, а выход подключен к первым входам блока вычисления квадратного корня и второго сумматора, второй вход которого является шестым входом устройства, выход второго сумматора подключен к второму входу второго блока деления, третий вход которого является седьмым входом устройства, выход второго блока деления соединен с вторым входом квадратного корня, выход которого подключен к второму входу блока умножения, выход которого является выходом устройства.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что вычислитель параметра содержит блок вычисления среднеквадратического отклонения, блок деления, блок вычисления корня и элемент задержки, вход которого объединен с первым входом блока вычисления среднеквадратического отклонения и является первым входом вычисления параметра, второй вход блока вычисления среднеквадратического отклонения является вторым входом вычислителя параметра, а выход соединен с первым входом блока деления, выход которого подключен к первому входу блока вычисления корня, второй вход которого соединен с выходом вычислителя параметра, второй вход блока деления и третий вход блока вычисления корня являются соответственно третьим и четвертыми входами вычислителя параметра.

1777151

Составитель Я. Абдулов

Редактор Г. Бельская Техред М.Моргентал Корректор H. Тупица

Заказ 4123 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретением и открытюм при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Рауюскаа наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101