Устройство для определения оптимального периода обслуживания изделия

 

Устройство относится к области вычислительной техники, в частности к контрольным устройствам. Цель изобретения: расширение области применения устройства за счет определения критерия минимума среднего значения удельного непроизводительного расхода ресурса. Устройство содержит датчик 1 времени, интегратор 3, блоки 4, 5, 7, 11, 18, 20 умножения, сумматоры 8, 9, блок 17 нелинейности, вычитатели 2, 19, 21, блоки 6, 10 деления, компаратор 13, элемент 12 задержки, ключи 14, 15, 16, 22. 3 ил.

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к контрольным устройствам, и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальный период контроля и технического обслуживания изделия по критерию минимума удельного непроизводительного расхода ресурса, приходящегося на единицу времени полезного функционирования изделия, в условиях изменения надежностных характеристик изделия в процессе его эксплуатации.

Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет определения критерия минимума среднего значения удельного непроизводительного расхода ресурса, приходящегося на единицу времени полезного функционирования, при возрастающей интенсивности отказов для изделий, наработка на отказ которых может быть описана запасом распределения Релея.

Изделие в процессе эксплуатации может находиться в различных состояниях: работоспособном состоянии, в состоянии скрытого отказа, контроля и восстановления работоспособности. Возникающие отказы обнаруживаются только во время плановых сеансов контроля, которые проводятся с периодом . Если в результате контроля обнаруживается отказ, то проводятся мероприятия по восстановлению работоспособности изделия, в противном случае проводится плановая профилактика. В результате проведения плановой профилактики и восстановления работоспособности надежностные характеристики изделия восстанавливаются.

Все изделия обладают ограниченными ресурсами (ресурсами жизнедеятельности), которые они расходуют в процессе функционирования. При этом, скорость расходования ресурсов может быть различной в зависимости от технического состояния изделия. Пусть /Rx/ множество ресурсов, соответствующее множеству рассматриваемых состояний изделия, причем Rк ресурс, расходуемый в результате проведения одного сеанса контроля работоспособности изделия; Rв ресурс, расходуемый на восстановление работоспособности изделия в случае обнаружения отказа; Rп ресурс, расходуемый на проведение плановой профилактики.

Тогда по общему ограниченному ресурсу изделия R можно записать балансное соотношение следующего вида: где Cф средний расход ресурса в единицу времени в работоспособном состоянии; Со средний расход ресурса в единицу времени в состоянии скрытого отказа; N число циклов обслуживания, которое может быть выполнено при полном израсходовании ресурса; 1-P() вероятность отказа изделия на периоде обслуживания.

Часть ресурса, которую изделие расходует, находясь в состоянии скрытого отказа, во время контроля, плановой профилактики и восстановления по работоспособности называется непроизводительно расходуемым ресурсом.

Значение этого ресурса, расходуемого за время одного цикла обслуживания изделия, будет:

Важнейшей характеристикой изделия и системы его эксплуатации является средний удельный непроизводительный расход ресурса, приходящийся на единицу времени безотказной работы изделия. Значение этого ресурса, используя (2), можно определить по формуле:

Так как момент наступления отказов случаен, то среднее время безотказной работы изделия на периоде обслуживания можно определить по формуле

где Р(t) вероятность безотказной работы изделия.

Среднее время нахождения изделия в состоянии скрытого отказа будет

Как известно, для обслуживаемых изделий разрабатываются стратегии их обслуживания. Важным параметром такой стратегии является период обслуживания, который может быть постоянным ("жесткие" по периодичности стратегии) или переменным ("гибкие" стратегии).

Если обслуживание проводить редко, с большим периодом, то изделие длительное время может находиться в состоянии скрытого отказа, расходуя при этом ресурс непроизводительно. Если же обслуживание проводить часто, с малым периодом, то время пребывания изделия в состоянии скрытого отказа уменьшается, но возрастает доля времени, затрачиваемая на контроль и плановую профилактику изделия. При этом изделие не способно функционировать по назначению, а потребляемый им ресурс расходуется непроизводительно. В этом и другом случае средний удельный непроизводительный расход ресурса оказывается завышенным. Существует некоторый оптимальный * период обслуживания изделия, при котором принимает минимальное значение. Поэтому задача определения оптимального периода обслуживания изделия может быть записана в следующем виде:

Для многих изделий, работающих длительное время, интенсивность отказов с течением времени возрастает и вероятность безотказной работы Р(t) таких изделий можно описать законом распределения Рэлея,

где К параметр закона распределения Рэлея. Тогда:

При этом среднее значение непроизводительно расходуемого ресурса Rф за время эксплуатации изделия на заданном ограниченном ресурсе R будет следующим:
R*ср=Rср(*)=N(*)Rн(8)
или

Важно также знать среднее значение числа резервных элементов необходимых для эксплуатации изделия на заданном ограниченном ресурсе R, которое определяется следующим образом:

Cущность изобретения поясняется чертежом. На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 времени, первый вычитатель 2, интегратор 3, первый 4 и второй 5 блоки умножения, первый 6 блок деления, третий 7 блок умножения, первый 8 и второй 9 сумматоры, второй блок деления 10, четвертый блок умножения 11, элемент 12 задержки, компаратор 13, первый 14, второй 15 и третий 16 ключи, блок нелинейности 17, пятый блок умножения 18, второй вычитатель 19, шестой блок умножения 20, третий вычитатель 21 и четвертый ключ 22. Датчик 1 времени представляет собой генератор линейно изменяющегося напряжения.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства одновременно запускаются в работу датчик 1 и ключ 17. С первого входа устройства на вход блока умножения 4 поступает значение параметра Со. С четвертого входа устройства на вход блока умножения 7 поступает значение параметра Сф. С входа устройства на вход сумматора 8 поступает значение параметра Rк. С второго входа устройства на вход блока умножения 5 поступает значение параметра Rп. С седьмого входа устpойства на первый вход блока нелинейности 17 поступает значение параметра к. С шестого входа устройства на входы блока умножения 18 и второго вычитателя 19 поступает значение параметра Rв. С пятого входа устройства на вход второго блока деления 10 поступает значение R. Значение t с выхода таймера 1 поступает на вход вычитателя 19, на информационный вход первого ключа 14 и на второй вход блока 17. Значение сигнала P(t)=exp(-t2/2k) с выхода блока 17 поступает на первый вход блока умножения 20, на вторые входы блока умножения 5 и блока умножения 18 и через интегратор 3 поступает на первый вход первого вычитателя 2, на вход блока 7 и на вход первого блока деления 6. Значение сигнала c выхода первого вычитателя 2 поступает на вход блока 4, с выхода которого значение Cоtо поступает на вход сумматора 8. Значение RнP(t) c выхода блока 5 поступает на вход сумматора 8. Значение RвP(t) c выхода блока 18 поступает на вход вычитателя 2, с выхода которого значение Rв[1-P(t)] поступает на четвертый вход первого сумматора 8. Значение с выхода первого сумматора 8 поступает на вход второго сумматора 9, на вход блока умножения 11 и на вход блока деления 6. Значение c выхода блока умножения 7 поступает на вход второго сумматора 9, с выхода которого значение поступает на вход блока деления 10. Значение

с выхода блока деления 10 поступает на входы блока перемножения 20 и вычитателя 21 и на первый вход блока умножения 11. Значение R(t) N(t)Rн(t) c выхода блока умножения 11 поступает на информационный вход ключа 16. Значение N(t)P(t) с выхода блока умножения 20 поступает на вход вычитателя 21, с выхода которого значение поступает на вход ключа 22. Значение Суд(t) Rн(t)/tф с выхода блока 6 поступает на один вход компаратора 13 и через элемент задержки 12 поступает на другой вход компаратора 13 и на вход второго ключа 15. Элемент 12 имеет время задержки t (величина t влияет на точность определения оптимального периода контроля работоспособности изделия). В компараторе 13 сравниваются между собой два значения Суд(t) и Cуд(t-t) . Как только в момент времени t*, Суд(t*) cтанет больше либо равно Cуд(t*-t) на выходе компаратора 13 появится единичный управляющий сигнал, который поступает на входы первого 14, второго 15, третьего 16 и четвертого 22 ключей. В результате на первом выходе устройства будет значение оптимального периода *=t* обслуживания изделия, обеспечивающее минимум среднего значения удельного непроизводительного расхода ресурса C*уд во время эксплуатации. На втором выходе устройства будет значение C*уд. На третьем выходе устройства будет среднее значение непроизводительного расхода ресурса R*ср за время эксплуатации изделия на заданном ограниченном ресурсе R и обслуживании изделия оптимальным периодом R, среднее значение числа резервных элементов необходимых для нормального функционирования изделия при названных выше условиях, будет на четвертом выходе устройства. На этом работа устройства заканчивается.


Формула изобретения

Устройство для определения оптимального периода обслуживания изделия, содержащее датчик времени, выход которого подключен к первому входу блока нелинейности, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого подключен к первому входу первого блока деления, первый сумматор, выход которого соединен с вторым входом первого блока деления, выход которого непосредственно и через элемент задержки соединен с входами компаратора, первые входы первого, второго и третьего ключей объединены между собой, выходы первого, второго третьего и четвертого ключей являются выходами устройства, первые входы первого и второго блоков умножения являются первым и вторым входами устройства, выход первого блока умножения соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого является третьим входом устройства, а третий вход первого сумматора подключен к выходу второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом блока нелинейности, первые входы третьего блока умножения и второго блока деления являются соответственно четвертым и пятым входами устройства, четвертый и пятый блоки умножения, первый вход последнего из которых является шестым входом устройства, выход пятого блока умножения соединен с первым входом первого вычитателя, шестой блок умножения и второй сумматор, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет определения критерия минимума среднего значения удельного непроизводительного расхода ресурса, в него введены второй и третий вычитатели, выход датчика времени подключен к второму входу первого ключа и первому входу второго вычитателя, второй вход которого соединен с вторым входом третьего блока умножения и соединен с выходом интегратора, выход второго вычитателя подключен к второму входу первого блока умножения, выход первого вычитателя соединен с четвертым входом первого сумматора, выход которого подключен к первому входу четвертого блока умножения и второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом третьего блока умножения, а выход сумматора с вторым входом второго блока деления, выход которого подключен к второму входу четвертого блока умножения, к первому входу третьего вычитателя и к первому входу шестого блока умножения, выход которого соединен с вторым входом третьего вычитателя, выход которого подключен к первому входу четвертого ключа, выход компаратора соединен с вторым входом четвертого ключа и с первым входом третьего ключа, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения, выход элемента задержки соединен с вторым входом второго ключа, второй вход блока нелинейности является седьмым входом устройства, выход блока нелинейности подключен к второму входу шестого блока умножения, второй вход первого вычитателя и первый вход пятого блока умножения объединены.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам контроля, и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальные моменты времени начала проведения технического обслуживания изделий, обеспечивающих максимум вероятности того, что изделие к началу применения по назначению будет работоспособно

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальные периоды технического обслуживания изделий

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к контрольным устройствам, и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где нужно определять период проведения технического обслуживания изделий, обладающих свойствами дежурных систем, а также определять их готовность к выполнению целевых задач

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к контрольным устройствам, и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где нужно определять максимальный период проведения технического обслуживания изделий, обладающих свойствами дежурных систем, при заданном значениии их коэффициента готовности к выполнению целевых задач

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам контроля, и может быть использовано в научных исследованиях и технике

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к контрольным устройствам

Изобретение относится к области вы- 4t слительной техники, в частности к устрой- ci вам контроля, и может быть использовано в кучных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальное время начала контроля работоспособности системы, среднее значение числа резервных элементе в и ресурс каждой подсистемы, необходимые для нормального функционирования системы, имеющей ограниченный запас ресурса

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальные периоды контроля и технического обслуживания изделий , Целью изобретения - повышение быстродействия устройства и расширение области его применения за счет определения критерия минимального суммарного ресурса , необходимого для проведения технических обслуживании различных видов

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для оценки эффективности широкого класса систем

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам контроля, и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется определять оптимальные сроки технического обслуживания изделий

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано для нахождения оптимального периода технического обслуживания изделий, их готовности к применению по назначению, среднего времени полезного функционирования изделия, а также запаса ресурса, необходимого для функционирования изделия в течение заданного времени

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам контроля, и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется определить оптимальные сроки технического обслуживания изделия, моменты времени окончания их функционирования, итоговое время показного функционирования изделия

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам контроля, и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется определить оптимальные скоки технического обслуживания изделия, время его активного существования и момент окончания функционирования в связи с полной выработкой расходуемого ресурса жизнедеятельности

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам контроля, и может быть использовано в научных исследованиях и конструкторских разработках, где требуется находить оптимальные значения интенсивности отказов, обеспечивающие максимально возможную готовность изделий к применению при заданной стратегии их технического обслуживания

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам контроля, и может быть использовано в научных исследованиях и конструкторских разработках, где требуется находить оптимальные значения интенсивности отказов, обеспечивающие минимально возможный коэффициент простоя изделий

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для определения надежности элементов сложных систем, где требуется находить значение интенсивности отказов, обеспечивающее возможный простой изделия не более допустимого

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в научных исследованиях и опытно-конструкторских работах, где требуется обосновать требования к надежности изделий
Наверх