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

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

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет учета коэффициента го- товности изделия.

Если изделие обладает запасом ограниченного ресурса R, в режиме нормального функционирования и в состоянии отказа оно расходует в еди- ницу времени в среднем С единиц ресурса, а за каждый сеанс технического обслуживания изделия расходуется g единиц ресурса, то уравнение баланса по ресурсу R запишется в виде N (Cf + g) R, . (1)

где 1-- период меасду сеансами технического обслуживания; N - число сеансов технического

обслуживания.

Из уравнения (1) следует N - R/(C1;+ g).

Поскольку момент наступления отказа в изделии случаен, то, используя вероятность безотказной работы P(t), среднее время полезного функционирования изделия на ресурсе R определится вьфажением

Тф N f P(t)dt(2),

° - где ) P(t)dt 1)ф , т.е. среднее вре0 .

МЛ лолезного функционирования издели на периоде О .

В связи с этим выражение (2) мож- но представить в виде

Гф . (3)

Задача обоснования периода технического обслуживания изделия по критерию максимума среднего времени полезного функционирования изделия формируется следующим образом. Найти такой период J, при котором Тф( -Г) ТфС.

Однако, при эксплуатации многих изделий, которые работают в так называемом дежурном режиме, оказьшает ся важным организовать техническое обслуживание таким образом, чтобы обеспечивалась необходимая готовност изделия к выполнению целевой задачи. Эта готовность может быть оценена коэффициентом готовности, который определяется выражением

К,

1

Т с

(4)

где Т - время активного существования изделия на ограниченном ресурсе R.

Это время, в течение которого изделие находится не только в работоспособном состоянии, но и в состоянии отказа и технического обслуживания (включая контроль состояния изделия)

N

I.

(5)

Пусть задан коэффициент готовности изделия К , тогда задача определения периода технического обслуживания С , обеспечивающего заданный К и максимально возможное среднее время полезного функционирования Т ф изделия на заданном ограниченном ресурсе R, сформулируется следующим образом. Необходимо найти

25 такой период С , при котором

Тф (С) макс )

к,() г к ;

(6)

Поскольку считаем, что время на техническое обслуживание значительно меньше периода С (это видно из уравнения баланса (1)),то зависимость К р( L ) будет монотонно убывающая функция.

Величина коэффициента готовности при различных значениях периода С с учетом (3-5) определится из выражения Тф

Кг

Ч

- ..«.

т

Устройство позволяет аппаратурно реализовать рассмотренную математическую модель.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчик 1 времени, блок 2 нелинейности, интегратор 3, первый 4 и второй 5 блоки умножения, первый 6 и второй 7 блоки деления, элемент 8 задержки, первый блок 9 сравнения, ключ 10, сумматор 11, второй блок 12 сравнения, элемент И 13 и элемент ИЛИ 14.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 1 времени задает в порядке нарастания с шагом л последовательность возможных значений периода технического обслуживания изделия И

ij.. - Ji

j 1. 2.

Каждое очевого блока 9 сравнения появляется управляющий сигнал на вьщачу датчиком 1 времени очередного значения вые. входы первого блока 4 умножения, периода «, + Л С и передается на

редное значение V- поступает на перпервого блока 6 деления, а также в-блок 2 нелинейности, где реализуется функция P(t) на интервале CO, Cj. Сигнал P(t) с выхода блока 2 нелинейности поступает в интегратор 3, где интегрируется. Верхний предел интегрирования определяется.текущим значениемнал

10

i). С выхода интегратора 3 сигвход элем ента И 13. В противном случае, т.е. при Тфу., 7 , управляющий сигнал появляется на втором выходе первого блока сравнения и передается на вход элемента ШШ 1А. Это соответствует завершению отыскания периода технического обслуживания изделия .i, обеспечивающего мак симум среднего времени полезного

:j

Фj p(t)dt.

соответствующий среднему времени полезного функционирования изделия на

периоде

J

поступает на первый вход

второго блока 5 умножения и на второй вход первого блока 6 деления, В блоке 4 параметр С, поступающий с третьего входа устройства, перемножается с текущим значением ii Результат перемножения С передается в

сумматор 11 , где скл адывается с параметром g, поступающим со второго входа устройства. Сигнал, соответствующий сумме C tj+g с вькода сумматора 11 передается на первый вход второго блока 7 деления, на второй вход которого с первого входа устройства поступает параметр R. Результат деления

N.

R

ci:y -ь g

соответствующий числу сеансов технического обслуживания изделия на ресурсе R (если изделие обслуживать с периодом t)j), с выхода блока 7 передается во второй блок 5 умножения, где вычисляется среднее время полезного функционирования изделия Tif; ,j. Сигнал, соответствующий , с выхода блока 5 подается на вход элемента 8 задержки и на первьй вход первого блока 9 сравнения, на второй вход которого с выхода элемента 8 задержки поступает сигнал, соответствующий Т . Таким образом, в первом блоке 9 сравнения сравниваются между собой две величины и задержанная элементом 8 задержки на один цикл работы устройства (один такт датчика 1 времени), .i, одна из которых соответствует текущему значению Ij , а другая - предшествующему 2 J., . Если при этом оказывается, что Т , , то на первом выходе первого блока 9 сравнения появляется управляющий сигнал на вьщачу датчиком 1 времени очередного значения периода «, + Л С и передается на

вход элем ента И 13. В противном случае, т.е. при Тфу., 7 , управляющий сигнал появляется на втором выходе первого блока сравнения и передается на вход элемента ШШ 1А. Это соответствует завершению отыскания периода технического обслуживания изделия .i, обеспечивающего мак симум среднего времени полезного

функционирования изделия, т.е. выполнению первого условия системы (6).

Одновременно с описанным процессом отыскания 2 проводятся вычисле ния, связанные с выполнением второго условия системы (6). Это происходит следующим образом.

Вьфаботанное датчиком 1 времени значение L: подается на первый вход первого блока 6, на второй вход которого с выхода интегратора 3 посту

пает величина ;

Результат деления, соответствукнций текущему значению коэффициента готовности изделия

.,

К

П

i

о

5

,,304 Г

величины К

с выхода блока 6, подается на первый вход второго блока 12 сравнения, на второй вход которого с четвертого входа устройства поступает величина заданного коэффициента готовности Во втором блоке 12 сравнения

сравниваются между собой. Если оказывается, что

0 г ° первом выходе второго блока 12 сравнения появляется управляющий сигнал на выдачу датчиком 1 времени очередного J.v, значения периода и передается на второй вход элемента И 13. Если при этом на первом входе элемента И 13 деист-. Iвует сигнал от первого блока 9 сравнения, то этот сигнал проходит на вход датчика 1 времени, в результате чего датчик 1 времени вырабатыва0

5

ет новое значение периода Cj + rjt , и процесс вычисления Тф и К повторяется, но уже при новом . значении периода, т.е. процесс определения И продолжается.

Если при сравнении во втором блоке 12 сравнения оказывается, что

К

К

«А

ТО управляющий сигнал

г

появляется на втором выходе этого

блока сравнения и подается на второй вход элемента ИЛИ 14, что соответствует завершению процесса определения периода технического обслуживания изделия, обеспечивашцего коэффициент готовности изделия не менее заданного, т.е. выполнение второго условия системы (6), При этом оптимальным будет период f Л;.,, а коэффициент готовности К

rJM

7 If

/ К. f

10

Таким образом, при появлении управляющего сигнала хотя бы на одном из входов элемента ИЛИ 14 отыскание оптимального периода технического обслуживания изделия прекращается, а с выхода элемента ШШ 14 подается разрешающий сипшл на .второй вход ключа 10. При этом значение оптимального периода технического обслуживания изделия/ второго выхода датчика 1 времени через ключ- 10 поступает на выход устройства.

На этом работа устррйства заканчивается.

Предлагаемое изобретение позволяет оптимизировать сроки технического обслуживания, которые обеспечивают выполнение изделием целевых задач.с заданным коэффициентом готовности и максимально возможным временем полезного функционирования на заданном ограниченном ресурсе.

Формула изобретения

Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделия, содержащее датчик

15

рез последовательно соединенные блок нелинейности и интегратор подключен к второму входу первого блока делени и к первому входу второго блока умно жения, выход которого непосредственн и через элемент задержки соединен с первым и вторым входами первого блока сравнения, второй выход датчика времени подключен к первому входу ключа, выход которого является выхо.- дом устройства, выход первого блока умножения соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен к первому входу второго блока деления, выход которого соединен с вторым входом второго блока умножения, вторые входы второго блока деления, сумматора и первого блока умножения являются соответственно первым, вто рым и третьим входами устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет уче- 25 та коэффихщента готовности изделия, в него введены элемент И, элемент ИЛИ и второй блок сравнения, первый выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого сое динен с разрешахяцим входом датчика времени, выход первого блока деления подключен к первому входу второго бл ка сравнения, второй выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к упра ляющему входу ключа, второй вход бло ка сравнения является четвертым входом устройства, первый выход первого блока сравнения подключен к второму

20

30

35

времени, первый вход которого подклю- Q входу элемента И, второй выход перчен к первым входам первого блока деления и первого блока умножения и чевого блока сравнения соединен с вторым входом элемента ИЛИ.

5

рез последовательно соединенные блок нелинейности и интегратор подключен к второму входу первого блока деления и к первому входу второго блока умножения, выход которого непосредственно и через элемент задержки соединен с первым и вторым входами первого блока сравнения, второй выход датчика времени подключен к первому входу ключа, выход которого является выхо.- дом устройства, выход первого блока умножения соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен к первому входу второго блока деления, выход которого соединен с вторым входом второго блока умножения, вторые входы второго блока деления, сумматора и первого блока умножения являются соответственно первым, вто рым и третьим входами устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет уче- 5 та коэффихщента готовности изделия, в него введены элемент И, элемент ИЛИ и второй блок сравнения, первый выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого соединен с разрешахяцим входом датчика времени, выход первого блока деления подключен к первому входу второго блока сравнения, второй выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу ключа, второй вход блока сравнения является четвертым входом устройства, первый выход первого блока сравнения подключен к второму

0

0

5

входу элемента И, второй выход первого блока сравнения соединен с вторым входом элемента ИЛИ.

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется определить рациональные периоды технического обслуживания изделий. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет учета коэффициента готовности изделия. Устройство содержит датчик 1 времени, блок 2 нелинейности, интегратор 3, первый 4 и второй 5 блоки умножения, первый 6 и второй 7 блоки деления, элемент 8 задержки, первый блок 9 сравнения, ключ 10, сумматор 11, второй блок 12 сравнения, элемент И 13 и элемент ИЛИ 14. Устройство позволяет оптимизировать сроки технического обслуживания изделия путем определения периодов технического обслуживания, которые обеспечивают вьшолнение изделием целевых задач с заданным коэффициентом готовности и максимально возможным временеа полезного функционирования. 1 ил. (Л