Аналоговый оптимизатор числа запасных блоков технической системы Советский патент 1987 года по МПК G06G7/48 

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

1

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

Цель изобретения - расширение области 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 реализуется процесс оптимизации, имеющий целью достичь max

IZ . и mini при что повьш1ает

ограничении С С

вероятность реализации технической

системой наиболее важных функций.

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

Т ЩТ: (п ) -min

j 1

N Z У Z. (n )-max

J-1

при условии(1)

N

С С С ,

. j j don

J 1

85496

заданных ограничениях по стоимости осуществляется по двум показателям: среднему времени простоя (Т..) системы из-за недостатка запасных блоков i-ro типа и функциональной значимости блоков (Z.). Различный вес блоков в реализации всего множества функций повышает вероятность реализации технической системой наиболее важных функций, 1 з.п, ф-лы, 4 ил..

Т

среднее время простоя системы из-за недостатка запасных блоковi

С - суммарная стоимость затрат, С - стоимость запасного блока j -го типа,

п - количество запасных блоков

j -го типа; nj - интенсивность потока отказов

технической системы по j-му

типу блоковj Z - суммарная значимость блоков

ЗИП; Zj - значимость запасного блока

j .-го типа;

- параметр обслуживания, соответствующий выбранному типу

запасных блоков.

Устройство решает задачу (1) гра- диентным методом путем выбора для каждого j -го типа блоков такого на- меньшего значения п-, для которого

J

впервые выполняется условие

Т.(п.)-Т. (п.-И) , , . J J J J

h. (n ;)

J T. (. )

П ;

П:

h.

(2)

где h - произвольно выбранный

градиент,

п i С,Р, -t- Zj-:Pj - - приведенная стоимость затрат по С и по Z.

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

Аналоговый оптимизатор содержит узел 1 формирования приращения ве- роятн ости 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 гра- диента, блок 13 умножения, первые 14 14 и вторые 15 15 блохи задания коЭ М Ициентов затрат, первые 6,-16 и вторые 17,-17р( 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 37, переключающие кон, кнопку 39, I памяти с пер- вого по шестой.

Узел 2 расчета времени простоя технической системы (фиг.З) содертакты 38 , 38,j, и 38, реле 40 и блоки 41-4

жит блоки 47 -47 задания интенсив- ностей отказов, блок 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.

Устройство работает следующим образом.

На блоке 12 устанавливается напряжение, пропорциональное значению градиента h О, на блоках 14 , напряжения, пропорциональные С- , на блоках 15 - напряжения, пропорциональные Z-, на блоке 26 - напряжения, соответствующие значению ограничения С

Эоп

на блоке 33 - напряжение, пропорциональное параметру обслуживания oLj , соответствующему выбранному типу запасных блоков, на блоках 47 -47.. - напряжение,

пропорциональное параметру o(j , на

блоках 50 -50j - напряжение, пропорциональное параметру , на блоке 54 - значение выбранного шага решения К.

На каждом этапе решения задачи осуществляется пошаговая процедура определения оптимального числа запасных блоков всех типов для выбран ного 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 ти0 пу запасных блоков, на блоке 63 - значение единичного напряжения «.. Нажимается кнопка 39, в ррзультате чего на первом выходе узла 1 (выход блока 45) формируется значение на5 пряжения, пропорциональное P(oL ,0), а на втором выходе - значение, пропорциональное Р( / j1). Эти значения подаются на соответствующие входы узла 2, на выходах которого

0 формируются сигналы, пропорциональные значениям Т (0) и Т-(1). Значе

ние Tj (0) подается на первый вход блока 3, а сигнал, пропорциональный Т-(1) - на его второй вход. С выхо5 да блока 3 снимается сигнал, пропорциональный h .(0), который подается на первьй вход блока 4, на второй вход которого подается значение приведенной стоимости с вь;хода узла 25.

0 С выхода блока 4 снимается сигнал, пропорциональный значению h.(0), который сравнивается с установленным . градиентом блока 12. Это сравнение происходит в блоке 20, Если h-(0),

5 то коммутатор 22 не срабатывает и горит индикация 10 Увеличить . Посла этого переключатель 37 переводится в следующее положение, соответствующее увеличению числа эа51285496

пасных блоков j-ro типа на один блок, и решение аналогично продолжается до тех пор, пока не окажется, что hj(0)h, .тогда срабатывает коммутатор 22, отключая блок 10 от источника 23 напряжения и подключает к нему блок 9 Установить п-1. При этом коммутатор ,22 подключает первый выход узла 2 к входу блока 5. В результаПеред началом расчетА на блоке 54 устанавливается значение выбранного шага решения К. Переключатель 64 подключается к блоку 55 О. В 5 результате на первый вход блока 58 поступает сигнал -()j , а на второй вход - сигнал, пропорциональный единичному напряжению с блока 63. На выходе блока 58 формируется

ся на величину, пропорциональную

Т;(п-1). Аналогично определяется чис

J

ло запасных блоков каждого типа.

те напряжение на блоке 5 увеличивает- О значение р. - разность напряжений,

пропорциональных коэффициентам, установленным на блоках 63 и 54, т.е. (), где N - значение, установленное на блоке 55, в данном случае

5 . 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 форми20 руется напряжение, пропорциональное значению K-N. Это значение умножается в блоке 61 на величину Z, установленную в блоке 15. На выходе ,, блока 61 формируется значение Z ,, которое суммируется со значением С J в блоке 60, на выходе которого образуется значение приведенной стоимости на первом шаге решения.

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 значение h , определенное по показанию блока 7, и процедуру решения повторяют .

Новое значение h определяется следующим образом. Значение h, ранее установленное в блоке 12, перемножа- ется в блоке 13 со значением П,., полученным на N-M шаге решения, которое поступает с выхода узла 25. Полученное значение h-П поступает на первьй вход блока 27, на второй вход которого подается значение при25

30

35

Затем аналогично осуществляется решение на следующем шаге, т.е. переключатель 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-ro типа запасных блоков.

веденной стоимости П

доп

с блока 24

(т.е. значение, включаюи1;ее С, ). На выходе блока 27 формируется значение h h-n /П, , отображаемое блоком 6.

В результате решения задачи на выходе блока 5 формируется сигнал, пропорциональный Т , на выходе блока 19 - сигнал, пропорциональный значению Z , которое отображается

FiOKC

блоком 8 индикации, а значения коэффициентов на блоках 16 -16 равны оптимальному числу запасных блоков.

Узел 25 работает следующим образом.

Рассчитывается . ,,

. z,pr ,

гдеJ, и / весовые коэффициентыд;тя С и Z соответственно, при- чемД + Д 1,

d- номер шага решения.

Перед началом расчетА на блоке 54 устанавливается значение выбранного шага решения К. Переключатель 64 подключается к блоку 55 О. В результате на первый вход блока 58 поступает сигнал -()j , а на второй вход - сигнал, пропорциональный единичному напряжению с блока 63. На выходе блока 58 формируется

Затем аналогично осуществляется решение на следующем шаге, т.е. переключатель 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-ro типа запасных блоков.

Формула изобретения

1. Аналоговый оптимизатор числа запасных блоков технической системы, содержащий узел формирования приращения вероятности отказов, первым

выходом соединенный с первьпч инфор- MauiiOHHbiM входом узла расчета времени простоя технической системы, первый выход которого соединен с первым информационным входом коммутатора, связанного первым выходом с инормационным входом блока формирования коэффициента простоя технической системы, первый блок деления, выходом соединенный с первым входомпервого блока сравнения, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора, источник постоянного напряжения, выход которого подсоеинен к установочным входам первых

128

и вторых блоков задания коэффициентов затрат, блока задания ограничений и блока задания градиента, выход которого соединен с первым входом блока умножения, выход которого свя- зан 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 постоянньй коэффициент связа- ны с соответствующими входами первого сумматора, выход источника постоянного напряжения соединен с вторым информационным входом коммутатора, второй и третий выходы которого под- ключены соответственно к входам четвертого и пятого блоков индикации, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, он содержит блок вычитания,пер- вый 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 со- ответствующим вторым контактом переключателя, с выходом блока задания ограничений и с вторым входом второго блока деления, первый и второй информационные входы и выход второ- го блока формирования приведенной стоимости связаны соответственно с соответствующим вторым контактом, переключателя, с первым информационным входом первого блока формирова- ния приведенной стоимости и с вторым входом первого блока деления, объединенным с вторым входом блока умно

5

O

5 0 5 0 5 0 5 0

9h

жения, 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 к-оторого связан с входом шестого блока индикации,

2. Оптимизатор по п.1, отличающийся 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.

iput.3

.Г

Jii±«i-4«

Via A

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 вто- блоки задания коэфЛирые 15.,- 15„ циентов затрат, первые вторые 17 - 17„ I гв 16,16. и блоки умножения на постоянный коэффициент, первый 18 и О)

Редактор И.Николайчук

Составитель С.Демиденко

Техред В.Кадар Корректор Л.Пилипенко

Заказ 7527/52Тираж 670Подписное

ВНИИПИ Государственного ко митета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4