Устройство для определения оптимального периода контроля и технического обслуживания изделия Советский патент 1988 года по МПК G07C3/08 

О) О5

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальные периоды контроля и технического обслуживания изделия.

Целью изобретения является повышение точности работы ус1|)ойства.

Для описания работы устройства вводятся следук)1лие определения.

Время жизни - Т- - время, в течение которого изделие выполняет целевое на- значе п1е при условии его абсолютной надежности. 1ри утом ресурс расходуется только на целевое функционирование изделия.

Вре.мя полезного функционирования - Тф - время жизни, уменьп1енное на величину времени, в течение которого изделие не может выполнить целевое назначение из-за отказа или технического обслуживания. Ограниченный ресурс расходуется в этом случае на целевое функционирование, на функционирование изделия в состоянии отказа и на техническое обс,-1уживание. Так как момент наступления отказа в изделии случаен, то время иолезпого функционирова- ь{ия И общем случае яв.чяется случайной величиной.

Если же проводить техническое обслуживание изделия, то время, в течение которого оно может по,чезпо функционировать, будет cooTBeTCTBcjBaTb времени полезного функционирования изделия до отказа.

Повьииение числа сеансов контроля и технического обслуживания увеличивает время полезного функционирования изделия за счет устранения отказов, но, с другой стороны, повыгнается непроизводительный расход ресурсов на техническое обслуживание, что сокран1ает ресурсы на целевое функционирование. Отсюда следует, что существует некоторый оптимальный период между техническими обслуживаниями, доставляющий минимум непроизводительного расхода ограниченного ресурса изделия. При этом надо учитывать тот факт, что в реальных условиях механические, электрические и т. п. воздействия (стрессы) при контроле могут ускорить наступление отказа, т. е. ухуд- щить качество изделия или даже разрушить его, и, в конечном итоге, сократить время нолезного функционирования Тф. Это влияние сеансов контроля (проверок) на интенсивность отказов носит случайный характер и выражается в простом изменении масштаба времени функционирования на каждом интервале между проверками. Для учета этого влияния введем масштабный коэффициент в 1.

Пусть изделие обладает запасом ограниченного ресурса Р В режиме нормального функционирования и в состоянии отказа изделия в среднем расходует в единицу времени С единиц ресурсов. Если в результате каждого сеанса контроля и технического обслуживания изделия расходуется g единиц ресурсов, то уравнение баланса по ресурсу записывается следующим образом:

Л (Свт +g) /,

;i)

период между техническими обслуживаниями;

число сеансов контроля и техничес- кого обслуживания изделия.

уравнения баланса можно найти

д;

(2)

Свт + gТак как момент наступления отказа в изделии случаен, то, используя плотность распределения времени безотказной работы Р, можно записать выражение для величины среднего непроизводительного расхода ограниченного ресурса, которое имеет вид

Ccp,v|;g + c(eT-Tp()dO. (3)

Задача обоснования периода технического обслуживания изделия по критерию минимума непроизводительного расхода ре- сурса запишется, если найти такой период т, при котором

f minCcp (4)

Предлагаемая математическая модель

позволяет найти оптимальный период технического обслуживания изделия и может быть легко реализована аппаратурно.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 времени,

блок 2 масштабирования, функциональный преобразователь 3, интегратор 4, первый сумматор 5, первый блок 6 умножения, второй сумматор 7, второй блок 8 умножения, третий сумматор 9, блок 10 деления, третий

блок 11 умножения, первый 12 и второй 13 регистры, первый элемент НЕ 14, ключ 15, элеме;,т ИЛИ 16, генератор 17 случайных чисел, распределитель 18, блок 19 сравнения, второй элемент НЕ 20, элемент 21 совпадения и триггер 22.

Функциональный преобразователь 3 реализует функцию Я(/)(-./), а ключ 15 имеет нормально замкнутые контакты. Перед началом работы устройства необходимо проводить настройку генератора 16 случайных чисел по числу состояний, которое не превышает максимального числа сеансов контроля, задаваемого запасом ограниченного ресурса. Распределитель 18 рассчитан на максимальное число состояний, обусловленное максимальным запасом ресурса. Триггер 22 находится в нулевом состоянии, ключ 15 замкнут, так как на его втором (управляющем) входе отсутствует сигнал.

Датчик 1 времени задает на каждом шаге приращение времени, определяющее точность нахождения оптимального периода контроля и технического обслуживания. При каждом очередном значении т,т,-| +Дт,, ,2,..., Б блоке 2 маси табирования производится замыкание контакта реле, соответствующего выбранному с помощью распределителя 18 случайному числу, выдаваемому генератором 17 случайных чисел, вследствие чего к первому выходу блока 2 подключается резистор, сопротивление которого пропорционально выбранному масштабному коэффициенту. В результате этого на выходе блока 2 мы имеем произведение О,т,. Затем функциональный преобразователь 3 формирует функцию P(t) , которая записывается в интегратор 4, где интегрируется на интервале О, 9,т,. С интегратора 4 сигнал, соответствующий

P(, поступает на первый вход перо

вого сумматора 5. На второй вход этого сумматора поступает сигнал с блока 2 масштабирования, и на выходе сумматора 5

мируется разность (©,т, P(t}dt, котоо

рая поступает на второй вход второго блока 8 умножения. На первый вход блока 8 умножения подается параметр С, определяющий расход ресурса в среднем в единицу времени в режиме нормального функционирования и в состоянии отказа изделия. Результат

e.f.

умножения С(©,т,. J p(t)dt) записывается

о

на первый вход второго сумматора 7. На второй вход второго сумматора 7 поступает пара.метр g, определяющий расход ресурса на техническое обслуживание. Результат

суммирования g + С(в,-т, - P(t)dt записывается на первый вход первого блока 6 умножения.

В то же самое время сигнал с блока 2 поступает на второй вход блока 11 умножения. На первый вход этого блока подается пара.метр С. Результат произведения параметра С на время, полученное в блоке 2 масштабирования, суммируется в третьем сумматоре 9 с параметром g и поступает на блок 10 деления, где реализуется операция (Св,т,). Результат с блока К) деления подается на второй вход первого блока 6 умножения. При этом, так как сигналы на входы блока 6 могут поступать не одновременно, то между блоками 6 и 10 может быть установлен в случае необходи мости элемент задержки (не показан). С выхода этого блока умножения сигнал, соответствующий среднему непроизводительному расходу ресурса при заданном значении т,, посылается на вход первого ре0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

гистра 12 и на второй вход блока 19 сравнения.

В исходном состоянии перед началом работы устройства оба его регистра и триггер 22 переводятся в нулевое состояние.

В последующем при передаче информации с первого регистра 12 памяти на второй ранее записанная на втором регистре 13 информация уничтожается, а сигнал с него поступает на генератор 17 случайных чисел, при это.м генератор 17 срабатывает и сигнал с него поступает через распределитель 18 на блок 2 масштабирования и вход триггера 22. Выбор первого случайного числа (масштабного коэффициента) в момент запуска устройства, когда в регистрах 12 и 13 отсутствует информация, обеспечивает наличие в устройстве первого элемента НЕ 14, на выходе которого появляется сигнал, поступающий через вход элемента ИЛИ 16 на вход генератора 17 случайных чисел. При этом отсутствие сигнала на входе триггера 22 обеспечивает замкнутое состояние ключа 16 с нормально замкнутыми контактами и прохождение сигнала с выхода элемента НЕ 14 на вход элемента ИЛИ 16. В дальнейшем наличие сигнала на выходе регистра 13, обусловленное очередным изменением в нем информации, обеспечивает вы- бо) очередного случайного числа через другой вход элемента ИЛИ 16. При этом первый элемент НЕ 14 отключен, от входа элемента ИЛИ 16 разомкнутыми контактами ключа 15. Последний срабатывает после первого переключения триггера 22, вызванного появление.м первого импульса на выходе генератора 17. В блоке 19 сравнения после очередной выдачи сигнала датчиком 1 времени сравниваются между собой две величины и dp,, одна из которых соответствует текущему значению т,, а другая - предпк ствующему т,-|. Если в результате такого сравнения окажется, что Сч ,-1 ,, то с выхода блока 19 сравнения выдается управляющий сигнал датчику 1 времени на выдачу очередного значения произведения 0т,. В противном случае, т. е. при Сср, iCf(, такой сигнал проходит с выхода второго элемента НЕ 20 на разрешаюпхий вход схемы 21 совпадения и значение произведения 0,-i-Ti i. соответствующее оптимальному периоду обслуживания изделия т, с выхода блока 2 масштабирования поступает на выход устройства. Работа устройства на этом заканчивается.

Положите;:ьный эффект, который дает устройство, заключается в том, что оно позволяет систематизировать непроизводительный расход ограниченного ресурса изделия путем более точного, с учетом неидеальности системы контроля, определения опти- .мального периода технического обслуживания этого изделия. Любое отклонение от оптимального периода обслуживания влечет за собой увеличение среднего непроизводительного расхода ог|)И11Иченно -о ресурса н.чделия.

Определение ()i гимального периода тех- нпческ(лч) опслуживаппя изделий с целью умепьшепия не 11 рои f код тельного расхода ограничеппого Н сурса является актуальной задачей уксплча 1ации, кото)ая ре1пается с помощью (цк дла сгройства. Гл ли ншч тн ооознаш мня: гнеличина pecvpca. когорун и:(делие

расходует «).;1Ы(О п)И iicpii :- Д1. обс.чу живания, определяемом н устро11сгве oei уче-ia неидеальности ciicTt Miii . :я;

ri: величина ресурса, когорую расходует нзде, 1ие iipii оитима. :ьном не- рио;11- оГ)сл жи а1П1я, определяемом н ycrpoiic I

Ф полезньи эффект, приносимый и; дслием при Расходе единицы огра- )1пчепно| о ресурса;

(,1 Г1()лезны11 эффект от расп1и|)ения ооласти нриме |епия, I o жономн- ческий :|ф|ф1 К1 Ф за счет исполь- (оиания .тагаемого устройсл иа онредсляе ся оI HonienncM; . (г г-1 +( -1.()

)Mi/.iii u:iin ipeiения

VcTiioiicrBo для определения оптимального пе1)иода ко1Г1роля н технического оо- служивании изде.тия, содержащее датчик времени, функциональный преобразователь, выход которого соединен через интегратор е первым входом первого сумматора, первым входом устройства являегс я вход блока деле- ппя, выход которого 11о,;к.тючен к пе)вому Bxojiy iiepBoio Г, 1()ка умножения, выход которого подключен к не|)вому входу блока сравнения и к входу первого pei исгра, выход к(}то

5

0

5

0

5

рого через второй регистр соединен с вторым входом блока сравнения, выход которого подключен к входу датчика времени, выход пер- вси о сумматора соединен с первым входом второго блока умножения, выход кото- рог ) подк.:1К)чен к первому входу второго с уммаюра, выход которого соединен с вто- jjbiM входом первого блока умножения, вто- |)ым устройства являются объединенные второй вход второго сумматора и 1ерв.1Й вход третьего сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока деления, третьим входом устройства явля- югся (збтл-диненные второй вход второго бло ка умножения и первый вход третьего блока умпожения, выход которого подключен к второму входу третьего сумматора, элемент совпадения, (отличающееся тем, что, с целью повышения гочности работы, в него введены элементы HF., ключ, элемент ИЛИ, генератор с.|учайпых чисел, распределитель и три1гер. выход BTopoi o рег истра соединен с первым входом элемента И,1И и через первый э.1емент НЕ: с первым входом ключа, выход кото) подключен к второму входу чтемепга И,ЛИ, выход которого соединен через генератор случайных чисел с входом распредели1еля и с входом триггера, выход которого подкдючеп к второму входу ключа, выход распределителя соединеп с первым входом блока масштабировапия, выход кото- а;)дк. к первому входу элемента совпадения, входу функционального преобразователя, второму входу пе)вого сумматора и второму входу третьего блока умножения, выход датчика времени соединен с BTOpi iM входом б. кжа масц табирования, выход блока с|1авнения через второй элемент HF. подключен к второму входу элемента со1М1адения, выход которою является выходом устройства.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в научных исследованиях и технике для выявления оптимальных периодов контроля и технического обслуживания изделия. Целью изобретения является повы- QieHHe точности работы устройства. Устройство для определения оптимального периода контроля и технического обслуживания изделия содержит датчик I времени, блок 2 масн1табирования, функциональный преобразователь 3, интегратор 4, первый сумматор 5, первый блок 6 умножения, второй сумматор 7, второй блок 8 умножения, третий сумматор 9, блок 10 деления, третий блок II умножения, первый 12 и второй 13 регистры, первый элемент НЕ 14, ключ 15, элемент ИЛИ 16, генератор 17 случайных чисел, распределитель 18, блок 19 сравнения, второй элемент НЕ 20, элемент 21 совпадения и триггер 22. Положительный эф- фек1, который дает устройство, заключается в том, что оно позволяет систематизировать непроизводительный расход огра- ннчепного ресурса изделия путем более точного, с учетом неидеа,;1ьности системы контроля, определения оптимального периода технического обслуживания этого изаелия. I ил. о (Л

елакт()|1 с. (..лягай Закгп .519746

()станитель И. Рыбаков 14-.чред И Bept cКорректор .Л ()б|)учар

Тираж 497Иодпиоюе

ВНИИПИ Государственного комиита :(:i;P но лмам n-«j6 ieTennH н откр.ытин

l |:«1.35, Москва. /К 35. Рау.пская } ао.. д. 4/5 Ирой (во. итвенно-полиграфическш- liiic. iiipusii не. i Уж1Ч)род. ул. 11роек1}К1Я, 4