Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделий Советский патент 1987 года по МПК G07C3/08 

, Изобретение относится к области контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальные периоды технического обсл уживания издепий, их готовность к целевому функционированию, а также время полезного функционирования на заданном ресурсе.

Целью изобретения является повышение точности устройства.

Многие технические системы (изделия) функционируют в, так называемом, дежурном режиме. Перевод этих изделий в режим целевого функционирования производится в такой-то, возможно и случайный, момент времени. Наличие отказа в изделии в этот момент приводит к срыву вьтолнения целевой задачи.

Для поддержания изделий в работоспособном состоянии они периодически подвергаются техническому обслуживанию, заключающемуся в контроле состояния и ремонте при обнаружении отказа.

Важнейшей характеристикой изделий работающих в д йурном режиме, является коэффициент готовности, который для рассматриваемых изделий может быть определен соотношением

К.

де

%40

Т среднее время полезного 35 функционирования изделия, т.е, время, в течение которого оно выполняет или может (готово) выполнять целевую задачуJ заданное время функционирования (ограниченный ресурс) изделия, в течение которого изделие не только способно Выполнять (или вы- полняет) целевую задачу, но и находится в состоянии отказа и технического обслуживания .

50

Если техническое обслуживание про- водить очень часто, т.е. с малым периодом, то значительная часть ресурса Т будет расходоваться на обслужи™ вание, н время полезного функционирования Т, будет мало. Следовательно, малым будет и коэффициент готовности.

м

12987872

Если техническое обслуживание проводить очень редко, т.е. с большим периодом, тогда изделие длительное время будет находиться в состояНИИ отказа и время Т будет опять малым, следовательно, и К будет мал.

Отсюда следует, что существует такой оптимальный период технического обслуживания, при котором коэффнциент готовности изделия достигает максимального значения. Естественным стремлением является нахождение этого оптимального периода.

Пусть изделие должно постоянно функционировать (выполнять целевое назначение) или находиться в состоянии дежурства в течение времени Т, где время Т выступает как ограниченный ресурс, который расходуется изделием на полезное (целевое) функционирование, на нахождение изделия в состоянии отказа, на восстановление отказа и на контроль и техническое обслуживание. Известно также, что на каждый контроль и техническое обслуживание изделия в среднем расходуется время . Контроль и техническое обслуживание осуществляется с периодичностью t , отказы, .возникающие на периоде Т , обнаруживаются только в результате контроля. На восстановление издехсия при возникновении отказа, в среднем расходуется время 0 , Изделие, находящееся в состоянии отказа, контроля и технического обслуживания, а также восстановления,, не может выполнять це- левое назначение.

Если P(t) - вероятность безотказной работы изделия за время t, то уравнение бгшанса на ресурсе Т можно записать в следующем виде

NC

, + U

,(г)9)т.

(О

N - число сеансов контроля и технического обслуткивания изделия на ресурсе Т; С - среднее время полезного функционирования изделия на периоде t

.

t I P(t)dt,

о

1 f- i - С1)еднее время нахождения изделия в состоянии отказа на перио- .де Т .

Из уравнения баланса определим N

N

1 +г Il-P(ir)e

Среднее время полезного функциони- рования изделия на ресурсе Т будет Т N7 , а коэффициент готовности

Т , Подставляя в формулу К значения Т и Т, получим

К

Nr

„ Р (

Г N((T)0 (t)e

Анализируя выражение (2), видно, что при конечных значениях и в , числитель обращается- в ноль, следовательно К. - П.

При 7 числитель дроби - ограни ченная величина, а знаменатель- со , следоБательно К - О, Следовагельно, существует такой оптимальный период контроля и технического обслуживания изделия, при котором коэффициент готовности К принимает максимальное значение. Математически это запишется следующим образом

t

- -сч.(г)7б 3)

При выборе стратегии обслуживания в ходе создания и эксплуатации различных изделий естественным стремле- нием является нахождение оптимальных периодов t, которые обеспечивали

бы максимальное значение коэффициен-,

та готовности Кг, а также и определение значения Т (/с) среднего време ни полезного функционирования изделия, если его обслуживать периодом f

; Предложенная модель нахождения , доставляющего максимум К, и оп- ределения ТфСт) реализована аппара- турно в виде устройства.

На чертеже приведена схема предложенного устройства.

Устройство содержит датчик 1 вре- мени (генератор ступенчатого напряжения) , блок 2 нелинейного преобразования, интегратор 3, первый блок 4 Зпмножения, второй блок 5 умножения, первый сумматор 6, первый блок 7 де- ления, второй блок 8 деления, второй элемент 9 задержки, блок 10 сравнени (компаратор), третий ключ 11, регистратор 12, второй 13 и третий 14 сумматоры, третий 15 и первый 16 элеметы задержки, второй 17 и первый 18 ключи,

Устройство работает следующим образом.

Датчик 1 времени с шагом &t задае в порядке нарастания последовательность возможных значений времени t

контроля и технического обслуживания

изделия

4( ,2,3. .. При каждом значении в блоке 2 формйГ51уется функция Р(7„), которая подается на интегратор 3 и на вход блока 5 умножения, на другой вход которого как и на вход сумматора 13 с первого входа устройства поступает сигнал, соответствующий среднему времени устранения отказа в изделииS . Результат перемножения 0 Р() с выхода блока 5 умножения посылается во второй сумматор 13, где реализуется разность© 0P(Tj, ) t-P(t.,) 10 и пода- ется на второй вход третьего сумма- тора 14, на первый вход которого с выхода датчика 1 времени поступает текущее значение . Результат сложения ц + Г t-PCtj, )7S передается в первый cj MMaTop 6, где складывается с , величиной среднего времени контроля и технического обслуживания изделия , поступающей со второго входа устройства. Сигнал, соответствующий полученной суммеТп (tA,)0, подается в первый и второй блоки 7 и 8 деления.

В интеграторе 3 интегрируется функция на интервале (C,ty) и полученный сигнал, соответствующий среднему времени полезного функционирования изделия на периоде t., t

1 .

Г P(t)dt, С выхода интегратора

дается на вторые входы первого блока 4.; умножения и второго блока 8 деления, С третьего входа устройства значение заданного времени функционирования изделия Т подается в первый блок 7 деления, где определяется число сеансов контроля и технического обслзгживания

N

tj, + )(T)l§

Полученное значение N у поступает в первый блок 4 умнокения, где определяется среднее время полезного функционирования изделия Тф N,, и через элемент 16 задержки подается на информационный вход ключа 18. Во втором блоке 8 деления определяется величина коэффициента готовности, соответствующего периоду л,

К

У (T)ie

и подается на элемент 9 задержки и на первый вход блока 1С сравнения (компаратора), на второй вход которого с элемента 9 задержки поступает значение коэффициента готовности, задержанное на один такт работы устройства (ноль в начале работы устройства) -и соответствзтощее предыду- значению периода .i, т.е. К В блоке 10 сравнения сравниваются эти два значения коэффициента готовности При этом, если К., - К,-., , то с первого выхода блока 1C сравнения подается управляющий сигнал на вход датчика 1 времени для выдачи нового значения периода Т j,, , и весь цикл вычислений повторится.

Если окажется, что К то управляющий (разрешающий) сигнал с второго выхода блока 10 сравнения поступит на управляющие входы ключей 11, 17 и 18. При этом сигнал датчика 1 времени, задержанный элементом 15 задержки на один такт работы ycтpoйcтвat ,, , равный оптимальному периоду контроля и технического обслуживания изделия L , так

12987876

времени, выход которого через блок нелинейного преобразования соединен с входом интегратора, вькод которого подключен к первому входу перво5 го блока умножения, выход которого через первый элемент задержки соединен с входом первого ключа, выход которого подключен к первому входу регистратораJ второй блок умножения,

fO первый вход которого является первым входом устройства, первый и второй сумматоры, первый вход первого из которых является вторым входом устройства, первый блок деления,

первый вход которого является третьим входом устройства, выход первого сумматора подключен к второму входу первого блока деления, выход которого соединен с вторым входом первого блока умножения, второй элемент задержки, выход которого подключен к входу второго ключа, третий ключ, выход которого соединен с вторым входом регистратора, блок сравнения, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входу датчика времени и к управляющим входам ключей, отличающееся тем, что, с,целью повышения точности уст30 ройства, в него введены второй блок деления, третий элемент задержки и третий сумматор, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого подключен к пер- 35 вому входу второго блока деления, выход которого соединен с первым входом блока сравнения и с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к второму входу

20

25

как он обеспечивает максимум коэффициента готовности изделия, посту- блока сравнения, выход интегратора

пит на вход регистратора и на выход устройства. Максимальное значение коэффициента готовности К выхода элемента 9 задержки поступит на вход регистратора, вели чина среднего времени полезного функционирования изделия Tjpj, f с выхода элемента 16 задержки поступит на вход регистратора. На этом работа устройства заканчивается,

Формула изобретения Устройство для определения опти45

соединен с вторым входом второго ка деления, выход датчика времени через третий элемент задержки подключен к вход у третьего ключа и непосредственно г к первому входу третьего сумматора, первый вход второго сумматора объединен с первым входом второго блока умножения, выход которого соединен с вторьш входом 50 второго сумматора, выход которого

подключен к второму входу третьего сумматора, выход блока нелинейного преобразования соединен с вторым входом второго блока умножения, вымального периода технического обслу- 55 ход второго ключа Подключен к третьеживания изделий, содержащее датчик

ВНИИПИ Заказ 893/53 Тираж 470

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 .

5

соединен с вторым входом второго ка деления, выход датчика времени через третий элемент задержки подключен к вход у третьего ключа и непосредственно г к первому входу третьего сумматора, первый вход второго сумматора объединен с первым входом второго блока умножения, выход которого соединен с вторьш входом 0 второго сумматора, выход которого

подключен к второму входу третьего сумматора, выход блока нелинейного преобразования соединен с вторым входом второго блока умножения, выму входу регистратора.

Подписное

.Изобретение относятся к области контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальные периоды технического обслуживания изделий, их готовность к целевому функционированию, а также время полезного функционирования на заданном ресурсе. Устройство обеспечивает высокую точность определения оптимального периода. Устройство содержит датчик 1 времени, элементы 9, 15, 16 задержки, первый и второй ключи 18, 17, сумматоры 6, 13, 14, блоки 4, 5 умножения, блоки 7, 8 деления, блок 2 нелинейного преобразования, интегратор 3, блок 10 сравнения и регистратор 12. Принцип работы устройства основан на нахождении ма кси- мума функции коэффициента готовности по времени. 1 ил. о (Л ю (;о 00 vj 00