Устройство для определения показателей надежности объектов Советский патент 1989 года по МПК G06F17/00 G06F11/07 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано для определения текущих и прогнозируемых значений показателей надежности объектов и является усовершенствованием известного устройства по авт,св, Н- 1170466,

Цель изобретения - повьшгение точности работы устройства путем учета ошибок первого рода.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг,2 и 3 - блок-схема первого и второго вычислительных блоков соответственно; на фиг,4 - временная диаграмма обработки входных сигналов.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, первый элемент И 2, второй элемент И 3, с первого

по пятый счетчики 4-8, первую 9 и вторую 10 схемы сравнения, вычислительные блоки 11 и 12, пульт 13 управления, блок 14 памяти, третью схему 15 сравнения, блок 16 индикации. Первый вычислительный блок 11 содержит коммутатор 17, сумматор 18, умножитель 19, делитель 20,узел 21 вычисления функции е и элемент ИЛИ 22, а второй вычислительный блок 12 содержит счетчик 23, сумматор 24 и делитель 25. На фиг.1 обозначены входы 26 и 27 потенциальных сигналов работоспособного и неработоспособного состояний соответственно, входы 28-30 импульсных сигналов о случайных событиях на объекте; отказ, сбой и ошибка соответственно, вход 31 импульсного сигнала наступления режи41

;о to со ел ел

1Ч

3149

ма Техническое обслуживание при работоспособном состоянии объекта, дополнительные входы 32 и 33 импульсных сигналов об окончании режима восстановления объекта и моменте обнаружения ошибки первого рода в режиме восстановления соответственно, а также элемент НЕ 34, третий элемент И 35, ждущий мультивибратор 36 и элемент ИЛИ 37.

Принцип работы устройства состоит в подсчете времени, в течение которого объект находится в работоспособном состоянии, времени восстановле- ния при отказах и числа отказов с учетом выявленных при восстановлениях ошибок первого рода за время между окончанием предыдущего и началом следующего технического -обслуживания а также числа сбоев и случайных ошибок на один отказ с последующим вычислением текущих и прогнозируемых значений показателей надежности.

Среднее время Т, наработки на от- каз по зависимости:

т,.

(1)

п;

п

де

отсутствии ошибки, первого рода;

п;

т + Ч.ош

обнару.ош

жении ошибки первого рода

отрезок времени от (i-1) 35 фактического отказа до i-ro фактического отказа, в течение которого объект находится в работоспособном состоянии;40 отрезок времени от(1-1)-гс фактического отказа до начала восстановления при ошибке первого рода; отрезок времени от начала 45 восстановления при ошибке первого рода до момента ее обнаружения; отрезок времени от момента обнаружения ошибки пер- зо вого рода до наступления i-ro фактического отказа.

: читывая, что .ош п. i . i

Т„; при отсутствии ошибки первого рода, при обнаружении ошибки первого рода,

«I

п

втл

(161

при отсутствии ошибок

первого рода

)

де п

от к

(гь

Ч)

п -п,,при наличии ошибок первого рода.

(3)

количество фактических отказов;

количество отказов, поданных в виде импульсных сигналов от объекта на вход 28 устройства; количество ложных отказов, поданных в виде импульсных сигналов от объекта об ошибке первого рр- на вход 33 устройства.

да Среднее время

В

аботоспособного состояния ости Д „,

т.

восстановления

по зависи(4)

где

Pi

Г . при отсутствии первого рода.

ошибки

РГ

Т..

обнаружении ошибки первого рода;

V

Тр:т в.оы

(5) отрезок времени от

i-ro фактического отказа до момента восстановления работоспособного состояния при наличии на этом отрезке ошибки первого рода;

отрезок времени от i-ro фактического отказа до момента восстановления работоспособного состояния объекта;

Вероятность P(t) безотказной работы по зависимости

V.

P(t)

где t - ut t

OiTo

(6)

промежуток времени, за который определяется вероятность безотказной работы; коэффициент, определяемый на интервале времени между моментом окончания последнего технического обслуживания и текущим моментом, учитывающий уменьшение среднего времени наработки на отказ из-за случайных отказов и сбоев;

Коэффициент симости

сЛ„

,

1 отовиости к.

(7)

1492355

по злни зультатам сравнения требуемых |по- роговых и расчетных значений показателей надежности.

0 - &

Коэффициент оперативной готовности зависимости К,

Ког

, P(t). (8)

, При этом К определяет вероятность нахождения объекта в работоспособном состоянии в текуи(ий момент времени, а данную вероятность с учетом вероятности безотказной работы в течение заданного интервала времени.

При определении прогноэируем(з1Х значений показателей надежности (P(t), К, Kjj) используется коэффициент oL , значение которого определяется по зависимости

10

15

20

На входы 26 и 27 устройства с выхода встроенной системы контроля объекта поступают потенциальные сигналы о работоспособном и неработоспособном состояниях соответственно; на входы 28-30- импульсные сигналы о случайных событиях на объекте: отказе, сбое и ошибке соответственно; на вход 31 - импульсный сигнал начала режима Техническое обслуживание при работоспособном состоянии объекта, который обнуляет счетчики 6-8; на вход 32 - импульсный сигнал окончания режима восстановления при исходном неработоспособном состоянии объекта; на вход 33 - импульсньш сиг нал об обнаружении ошибки первого ро да в режиме восстановления при исходном работоспособном состоянии объекта.

отк

Il;.

отк

oil

(9)

где

отк

отк

от к

математическое ожидание числа отказов на интервале времени между техническими обслуживаниями, определяемое по статическим данным о надежности объекта и хранящееся в блоке 14 памяти; число отказов объекта на текушем интервсше времени после последнего технического обслуживания, фиксируемое счетчиком 6, Пульт 13 управления предназначен дня задания режимов работы и занесения исходных данных в блок 14 памяти

Блок 14 памяти содержит семь регистров, которые предназначены: первый - для хранения среднего времени Tg наработки на отказ; второй - среднего времени восстановления Tg; третий - значения промежутка времени t; четвертый - среднего количества фактических отказов п

от к

между

техническими обслуживаниями: пятый и

„ - сБ -ош шестой - пороговых значении п и п

соответственно; едьмой - rioporoi-oодного значения Т , P(t), К, К го из показателей надежности,

Схема 15 сравнения предназначена для выдачи сигнала о необходимости проведения технического обслуживания объекта, вырабатываемого по ре0

5

0

На входы 26 и 27 устройства с выхода встроенной системы контроля объекта поступают потенциальные сигналы о работоспособном и неработоспособном состояниях соответственно; на входы 28-30- импульсные сигналы о случайных событиях на объекте: отказе, сбое и ошибке соответственно; на вход 31 - импульсный сигнал начала режима Техническое обслуживание при работоспособном состоянии объекта, который обнуляет счетчики 6-8; на вход 32 - импульсный сигнал окончания режима восстановления при исходном неработоспособном состоянии объекта; на вход 33 - импульсньш сигнал об обнаружении ошибки первого рода в режиме восстановления при исходном работоспособном состоянии объекта.

0

0

5

0

5

5

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 используется для преобразования интервалов времени работО способного и неработоспособного сос- 1 СИНИЙ объекта, задаваемых потенциальным сигналом, в двоичный код,который фиксируется в счетчиках 4 и 5 соответственно. При отсутствии импульсного сигнала об обнаружении ошибки первого рода в режиме восстановления, высокий разрешающий потенциал с выхода элемента НЕ 34 поступает на второй вход третьего элемента И 35 и импульсный сигнал об окончании режима восстановления проходит через третий элемент И 35 и ждущий мультивибратор 36 на второй вход счетчика 4 и обнуляет его , и далее через второй элемент ИЛИ 37 - на второй вход счетчика 5 и устанавливает его в исходное состояние. При наличии импульсного сигнала об обнаружении ошибки первого рода в режиме восстановления счетчик 4 не обнуляется, так как этот сигнал инвертируется элементом НЕ 34 и запрещает прохождение импульсного сигнала об окончании режима восстановления через третий элемент И 35, в то же время

счетчик 5 обнуляется импульсным сигналом об обнаружении ошибки первого рода, поступаюпщм через второй элемент ИЛИ 37 на второй вход счетчика 5,

14

Счетчик 6 выполнен в виде реверсивного счетчика и подсчитывает коли че.ство фактических отказов в период между техническими обспуживаниями, так как на первый суммирующий вход этого счетчика поступают импульсные сигналы Отказ (как фактические, так и ложные за счет метрологического несовершенства системы контроля объекта) а на третий вычитающий вход счетчика поступают импульсные сигналы об обнаружении ошибки первого рода в режиме восстановления.

Счетчики 7 и 8 подсчитывают число сбоев и ошибок в период между техническими обслуживаниями. При переводе объекта в режим Техническое обслуживание счетчики 6-8 устанавливаются в нулевое состояние, а счетчики 7 и 8, кроме того, устанавливаются в . нулевое состояние при выработке сигналов с вьтодов схем 9 и 10 соответственно. Значения счетчиков 7 и 8 сравниваются в схемах 9 и 10 с порог выми значениями среднего числа сбоев и ошибок на отказ. Если значения счетчиков достигают пороговых, то со схем 9 и 10 поступают сигналы о возможном постепенном отказе в блок 12 на счетчик 23, осуществляюшлй подсчет спрогнозированных отказов.

Число прогрозируемых отказов определяется по следующим формулам

с5оти

оы огк- целая часть

целая часть

п

мд

с5

kisL ЗДА

35

де п

с бТК

оы отк

оы

(10)

(П)

40

ЧИСЛО спрогнозированных отказов на текущем интервале после предьщущего технического обслуживания; д содержимое счетчика 7, определяющее число сбоев первого вида на текущем интервале времени после предыдущего технического обслуживания; математическое ожидание числа сбоев первого и второго вида на интервале времени между техническими обслуживаниями, определяемые по статичес50

55

8

0

5

.

5

КИМ данным о надеж- ности объекта и хранящиеся в блоке 14 памяти.

На сумматоре 24 определяется общее число отказов (фактических и спрогнозированных) п + оть отк Затем на делителе 25 осуществляется вычисление козффициента oi, по зависимости (9). Вычисленное значение коэффициента оС поступает на четвертый вход блока 11, в котором он используется при вычислении прогнозируемых значений показателей надежности. На первый вход блока 11 от счетчика 4 поступает значение времени , на второй вход - значение времени Тр ; на третий вход из первого, 0 второго и третьего регистров блока 14 памяти поступают значения Тд, Тц и t..KaK среднее время Тд наработки на отказ, так и время Тц восстановления корректируются после каждого восстановления фактически неработоспособного объекта и заносятся в первый и второй регистры блока 14 памяти соответственно. Пульт 13 дает комонду блоку 11 на коррекцию значений Т 0 и Tg, Коррекция осуществляется по следующим зависимостям:

TO;

Oi -1

(

т . в

где

TO;Te;-,(i-O+Tp; i

среднее время нара ютки на i-й отказ;

0

0

5

Т . 01-1

т -

т„. &|

й-

в,-,

тр;среднее время наработки на (i-1)-й отказ; текущее время наработки на i-й отказ;

среднее время восстановления при i-M отказе; среднее время восстановления при (i-I)-M отказе; текущее время восстановления при i-M отказе, В зависимости от заданного с пульта 13 режима работы блок 11 определяет текущие или прогнозируемые значения показателей Нсщежности. Например, вычисление К осуществляется следующим образом. На третий вход коммутатора 17 из первого и второго регистров блока 14 памяти поступают значения времени Т t Tg, , а на четвертый - из блока 12 козффициента о(, . При вычислении прогнозируемого значеHHR показателя надежности на умножителе 19 значение времени 1д умножается на коэффициент.

При этом прогнозируемое значение среднего времени Т наработки на отказ составляет

.

п,

TO

потк

п...- .

OTf

т.е. время Тд ci определяется с учетом спрогнозированных отказов (по случайным сбоям и ошибкам), а время Tjj определяется с учетом ошибок первого рода как в значении (2), так 15 и в значении Пд(З). Среднее время Tg также определяется с учетом ошибок первого рода (3) и (5), Далее на сумматоре 18 вычисляется сумма (Тд К + Тд) и на делителе 20 величина Т - с делится на сумму (Тр- е -t- Tg) Вычисленный показатель надежности К через первый злемент ИЛИ 22 поступает на индикатор 16 и схему 15, в

10 Устройство для определения показателей надежности объектов по авт.ев, № 1170466, отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы устройства путем учета ошибок первого рода, в устройство введены третий элемент И, элемент НЕ, элемент ИЛИ и ждущий мультивибратор, выход которого соединен с входом сброса первого счетчика и с первым

20 входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу сброса второго счетчика, а второй вход элемента ИЛИ, вход элемента НЕ и вычитающий вход третьего счетчика служат дополкоторой сравнивается с требуемым зна- 25 нительным входом устройства для пода- чением, хранящимся в седьмом регист- чи сигнала об ошибке, выход элемента

НЕ связан с первым входом третьего элемента И, второй вход которого яв- ляется входом устройства для подачи 30 сигнала об окончании восстановления объекта, выход третьего элемента И соединен с входом ждущего мультивиб- раторд,

ре блока 14 памяти. Аналогично по соответствующим зависимостям определяются значения других показателей надежности .

Момент необходимости проведения технического обслуживания объекта .7

ределяется при невыполнении одного из усповий: Тд Т ; P(t) PCt); , Сигнал о необходимости проведения технического обслуживания выдается на блок 16,

Формула изобретения

1510 Устройство для определения показателей надежности объектов по авт.ев, № 1170466, отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы устройства путем учета ошибок первого рода, в устройство введены третий элемент И, элемент НЕ, элемент ИЛИ и ждущий мультивибратор, выход которого соединен с входом сброса первого счетчика и с первым

20 входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу сброса второго счетчика, а второй вход элемента ИЛИ, вход элемента НЕ и вычитающий вход третьего счетчика служат допол/r //

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для определения текущих и прогнозируемых значений показателей надежности объектов и является усовершенствованием устройства по авт. свид. N 1170466. Цель изобретения - повышение точности работы устройства путем учета ошибок первого рода. Поставленная цель достигается введением элементов И, ИЛИ, НЕ и ждущего мультивибратора. Устройство осуществляет подсчет времени, в течение которого объект находится в работоспособном состоянии, времени восстановления при отказах и числа отказов с учетом выявленных при восстановлениях ошибок первого рода за время между окончанием предыдущего и началом следующего технического обслуживания. 4 ил.