Устройство для определения объема технического обслуживания системы Советский патент 1989 года по МПК G07C3/10 

00 00

149

Изобретение относится к специализированным вычислительным устройства и может быть использовано при определении параметров технического об- служивания систем, подсистемы которых объединены единым .процессом фун- кционирования и выводятся на обслуживание только в фиксированные, заранее определенные интервалы време- ни, в частности такими системами являются, например, автоматизированные технологические линии, сложные радиоэлектронные комплексы и т.д.

Цель изобретения - повьсшение точ- ности определения объемов технического обслуживания системы путем учета затрат на эксплуатацию и обслуживание системы.

Средние удельные затраты на экс- плуатацию системы являются одним из наиболее общих показателей качества функционирования системы

С ZlC;,

(1) 25

где С J - средние удельные затраты на эксплуатацию п-й подсистемы (блока, агрегата) анализируемой системы (они мЬгут исчисляться в рублях, киловаттах, чбловеко-часах в единицу времени и .); п - число подсистем.

Для каждой подсистемы величина С определяется из соотношения

i

ле длительностью cJ lU Ct.) 0,- 9 (ч);

- затраты (в абсолютных единицах) на техническое обслуживание подсистемы

Из (2) следует, что величина С- также может быть представлена в виде

с,

(3)

Для систем, подсистемы которых объединены единым процессом функционирования, с целью удобства организации технического обслуживания задается определенная периодичность обслуживания системы в целом. Множество возможных периодов проведения технического обслуживания определяет множество видов обслуживания, например: ежедневное, ежемесячное и т„д. Поэтому период tj может принимать лишь одно из возможных значений в зависи мости от принятой для всей системы регламентации видов технического об- служивания:

.TT,

j 1

где I - число (ВИДОВ обслуживания подсистемы;

1, если i-я подсистема обслуживается в j-rM виде технического

«:iJ

обслуживания системы; з

О, в противном о; 1;

7 ( J

Изобретение относится к специализированным вычислительным устройствам и может быть использовано при проектировании и эксплуатации сложных систем для решения задач планирования технического обслуживания. Цель изобретения - повышение точности определения объемов технического обслуживания системы путем учета затрат на эксплуатацию и обслуживание системы. Устройство содержит датчик 1 времени, блок 2 ввода информации, блок 3 задержки, группу элементов И 4, блоки 5₁...5_N нелинейности, коммутаторы 6-8, элементы ИЛИ 9 и 10, счетчики 11 и 12, интегратор 13, блок 14 деления, сумматоры 15 и 16, блок 17 сравнения, блок 18 умножения, дешифратор 19, регистратор 20 и элемент И 21. Устройство позволяет повысить достоверность и обоснованность принимаемых решений по организации технического обслуживания сложных систем. 2 ил.

С;

с t Mo:) + С Мь;-) 4- Сз; .

:

40

де С . - затраты в единицу времени на. эксплуатацию подсистемы в работоспособном состоянии; ((;)- среднее время безотказной

работы подсистемы на интер-., вале длительностью , , Т,

,(Г,-) p.(t)dt,

о

Где P;(t) - функция надежности подсистемы;

-период технического обслгу- живания подсистемы;

-затраты на единицу времени простоя (ремонта) подсистемы;

ju;C o; --среднее время простоя подсистемы в неработоспособном состоянии на интерва50

е;

i;

55

Т.- период проведения j-ro вида обслуживания.

Соответственно, средние удельные затраты на эксплуатацию подсистемы могут принимать одно из возможных значений в зависимости от выбранной периодичности и обслуживания:

с; Z.ij-c,(Tp.

Для систем с регламентированными видами обслуживания основной задачей является определение объема обслуживания каждого вида, т.е. состава обслуживаемых в каждом виде подсистем. Ее решение заключается в отнесении операций по обслуживанию каждой подсистемы к тому или иному виду обслуживания системы в целом, т.е. определение для каждой подсистемы одного из I возможных t -периодов проведения технического обслуживания. При

этом необходимо стремиться, к минимизации затрат на эксплуатацию системы. Поскольку эти затраты выражаются соотношением (1), то для системы с независимо функционирующими подсистемами глобальный минимум величины С будет достигаться при минимумах Cj. Это означает, что решение задачи определения объемов технического состояния обслуживания системы состоит в отнесении операций по обслуживанию каждой подсистемы к тому виду технического обслуживания, при котором значение средних удельных затрат на эксплуатацию подсистем минимально . На таком алгоритме основана работа предлагаемого устройства.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг,2 - структурная схема блока сравнения.

Устройство содержит датчик 1 вре- мени, блок 2 ввода информации, блок 3 задержки, группу элементов И 4, блоки 5,-5„ нелинейности, коммутаторы 6-8, элементы ИЛИ 9 и 10, счетчики 11 и 12, интегратор 13, блок 14 деления, сумматоры 15 и 16, блок 17 сравнения, блок 18 умножения, дешифратор 19, регистратор 20 и элемент И 2t,

Блок 17 сравнения состоит из элемента 22 памяти, элемента И 23, элемента 24 памяти, второго элемента И 25, триггера 26, элемента 27 сравнения, третьего 28 и четвертого 29 элементов И, элемента 30 задержки и одновибратора 31,

Датчик 1 времени представляет со- . бой блок постоянной памяти с последовательной выборкой информации (например, магнитофон) или генератор напряжения сложной формы.

Блок 2 представляет собой наборное поле или блок переключателей, .

Устройство работает следующим образом.

Блок 2 через первую группу выходов осуществляет настройку блоков 5, реализующих функции P;(t), С первого выхода блока 2 устанавливается максимальная .разрядность первого счетчика 1 1 , равная числу I видов технического обслуживания системы. На второй группе выходов блока 2 устанавливаются и подаются на информационные входы коммутатора 6 значения С,;, i i 1,n, на третьей и четвертой группах блока 2, соединенных с информа

ционными входами второго 7 и третьего 8 коммутаторов, устанавливаются

-f;

1,п соответзначенияственно,

С началом работы даг«й1к 1 через первый выход задает в порядке возрастания последовательность возможных значений Т периодов технического обслуживания системы. Каждое значение Т, сопровождается стробирующим импульсом, которьй появляется на втором выходе датчика 1, Значения Т, проходят через элемент И 4, на вход блока 5 нелинейного преобразования, соответствующего первой из подсистем рассматриваемой системы. Значения функции Р;(с) для i 1 через первый элемент ИЛИ 9 засылается в интегратор .13, Верхний предел интегрирования определяется текущим зна- чением первого выхода датчика 1, С интегратора сигнал, соответствующий (Т- ) P,(t)dt, поступает на

I о первый вход блока 14 деления.

Сигналы, соответствующие значениям С. , , С ; для , проходят через коммутаторы 8, 7 и 6 соответственно. Сигнал, соответствующий значению , поступает в блок 18 умножения и перемножается здесь

значению Tj , с; выхода датчика 1 времени. Результат згмножения суммируется на втором сумматоре 16 со значением сигнала, соответствующего , и подается на второй вход блока 14 деления. На третий стробирующий вход блока 14 подается импульс, сопровождающий значение Т с второго выхода датчика 1 времени. Длительность его .задержки в блоке 3 равна niaxf(t4 +

t,, ), (to +

5

0

5

, . o -s

+ tj ) , где t - дпительносфь времени прохождения сигнала через N-й блок устройства. Этим обеспечивается отсутствие ложных сигналов на выходе блока 14, При появлении импульса на третьем входе блока 14 деления осуществляется считьтание результата деления, соответствующего значению ( Tj + С,;)/.(Тр, в первый сумматор 15 через его второй, вход. На первый и третий входы сумматора 15 подаются сигналы, соответствующие значениям и соответственно, i Третий вход сумматора 15 является .Г инверсным, поэтому на вход блока 17

равнения подается сигнал, соответтвующий значению С, вычисленному о формуле (3).

В блоке 17 осзпцествляется сравнение этого сигнала с полученным на предыдущем шаге значением, соответствующим С j(т- ,), На первом шаге значение С;(т,) сравнивается с числом, заведомо бс/льшим С; . Сравнение происходит с приходом стробирующего импульса с выхода элемента 3, Этот импульс дополнительно задерживается по сравнению с импульсом, подаваемым на блок 14 деления, на величину прохождения сигнала череё сумматор 15, Последовательное сравнение для j . 2, 3, ос., продолжается до тех пор, пока значения Cj(T|) убывают с возрастанием j.

Как только первый раз вьтолнится неравенство С;(Тр С;(Ту., ), на выходе блока 17 сравнения появитсяо импульсо Этот импульс свидетельствует о том, что минимум достигается при периоде технического обслужи-, вання, равном 1.. Импульс проходит на один из входов регистратора 20 и при его появлении на регистраторе осзтцествляется фиксация, во- первых, того номера выхода дешифратора 19, на котором присутствует в .данный момент высокий потенциал, во- вторых, поступившего на регистрато|) на предыдущем шаге значения Т:. . Это означает, что на регистраторе фиксируется номер подсистемы (в данном случае, первый) и соответствующий этой подсистеме наилучший из возможных период технического обслз -. живанияо :

Если C|(T) убывают до значения j I-f, то на 1-м шаге возможны два случаяо. В первом случае при С,(Та) C,(TU:I) - минимальное значение С { достигается при периоде ;Обслуживания, равном Ту, с выхода блока 17 сравнения не последует Но появится импульс пере- полнения на выходе первого счетчика 11, поскольку его максимальная, установленная с блока 2, разрядность равна I. Этот импульс переполнения поступает на второй вход первого элемента И 21, Первый вход этого элемента, соединенный с вЬкодом блока 17 сравнения, является инверсным. Поэтому при отсутствии сигнала на выходе блока 17 импульс с второго

входа элемента И 21 проходит на вход регистратора 20, При этом на регистраторе фиксируется номер выхода де- щфратора 19 с высоким потенциалом г текущее значение сигнала с выхода датчика 1, т,е, значение Т|, : Во втором случае при С;(Ти) С;(Т,. У- минимальное значение С j достигается

0 при периоде обслуживания, равном

Та.,, Импульс с выхода блока 17 поступает на первьй инверсньй вход элемента И 21, запрещая прохождение импульса переполнения со счетчика 11

5 на регистратор. На регистраторе при поступлении импульса с выхода блока 17 зафиксировано значение периода технического обслуживания предыдущего шага, т,ео Т,.,,

0 Импульс, свидетельствующий об окончании процедуры выбора периода обслуживания первой подсистемы, по- ступ ающий либо с выхода блока 17, либо с выхода счетчика 11, проходит

5 через второй элемент ИЛИ 10, Срез импульса устанавливает в нулевое со- стояние первый счетчик 11., в исходное состояние - задатчик эталонного напряжения в блоке 17, подготавливая

0 данные элементы к выбору периода об- . служивания следующей подсистемы. По срезу этого импульса производится. также перезапуск датчика 1 времени через его второй вход и увеличение

5 содержимого второго счетчика 12 на единицу Соответственно, высокий потенциал будет присутствовать теперь на втором из выходов дешифратора 1 9 и сигналы с первого выхода

0 датчика 1 будут проходить через

элемейт И 4 на второй блок 5, реализующий функцию P(t ), На выходы элементов коммутаторов 8, 7 и 6 будут проходить сигналы, срответству5 ющие значениям С,, j, для

, Цикл работы устройства повторяется. Разрядность второго счетчи ; ка 12 равна числу подсистем п. Поэтому после завершения выбора периода технического обслуживания послГёД- ней, п-й подсистемы на его втором, выходе появится импульс переполнения, который поступает в датчик 1 времени и запрещает выдачу последователь5 .ностей т:„ Работа устройства заканчивается.

После завершения процедур выбора периодов обслуживания для всех подсистем на регистраторе 20 зафиксировань возможные значения периодов обслуживания системы и номера подсистем, соответствующие каждому из указанных периодов об служив ан-кя. Тем самым определены объемы технического обсл живакия системь.

Блок сравнения (фиго 2) функционирует следующим образом. На выходе элемента 27 сравнения сигнал появля- ется в случае , когда значение сигнала на его входе, соединенном с выходом первого сумматора 15, соответствующее значению (Т:), превьшает значение сигнала на входе, соединен- ном с элементом 22 памяти, вьтолня- ющим функцию задгтчика эталонного напряжения - в нем записано значение C;(T,j)o В начальньй момент времени на элементах 22 и 2А памяти за- писано значение сигнала, которое соответствует числу, заведомо большему, чем С . Считывание результатов сравнения осуществляется с помощью стробирующего импульса, подаваемого с выхода блока 3 задержки на элемент И 28. При наличии в момент считьша- ния сигнала на выходе элемента 27 сравнения запускается одновибратор 31 и формирует прямоугольный импульс с длительностью, не меньшей длительности импульса, свидетельствующего о переполнении первого счетчика 11. Такое условие необходимо для эффективного выполнения запрета прохожде- ния импульса переполнения через эле- мент И 21 о

С помощью стробирующего импульса поступающего с выхода блока 3 задержки, осуществляется также запись зна- чення сигнала, поступающего на вход блока 17, в элемент 22 памяти. Эта запись производится через элемент И 29, элемент 30 задержки и элемент И 25 о Благодаря наличию элемента 30 задержки запоминание осзтцествляется после проведения очередной операции сравнения. Записанное в элемент 22 памяти значение используется на следующем шаге для проведения операции сравнения. В исходном состоянии высокий потенциал присутствует на том выходе триггера 26, выход которого соединен с входом элемента И 25. Поэтому запись в элемент 22 значе- НИИ С ,(Т;) происходит без помех. При появлении импульса на выходе второго элемента ИЛИ 10, свидетельствующего об окончании выбора периода обслуживания очередной подсистемы, он проходит на вход триггера 26, изменяя его состояние и вызывая появление высокого разрешающего потенциала на входе элемента И 23. По этому же импульсу осуществляется считьшание эталонного значения сигнала, заведомо превьшзающего С , с элемента 24 на элемент 22 через элемент И 23. Содержимое элемента 24 при этом не изменяется. Тем самым блок 17 подготавливается к началу выбора периода обслуживания следующей подсистемы Триггер 26 возвращается в исходное состояние первым же стробирующим импульсом с. выхода блока 3,,

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет определять объеьй технического обсл гживания сложных систем по кр итерию средних удельных затрат на эксплуатацию Этш достигается расширение области применения устройства - оно применимо для решения задач организации технического обслуживания более широкого класа систем, для которых существенными факторами, определяющими эффект1Ж-- ность эксплуатации,, являются с наряду с временными характеристика-1.{и процесса функционирования, также и затраты ресурсов различного вида; энергетические, транспортные, финансовые людские и т.д. Задача мт-гнтамизации коэффициента готовности является частным случаем задачИу решаемой предлагаемым устройством. Из формул (2) и (3) следует, что при С ; С,,.

С,; О

l() + |1Г,() с, - К|-;- коэффициент готовности под™

системы.

Применение устройства позволяет повысить достоверность и обоснованность принимаемых решений по организации технического обсл жнвания большого класса сложных систем, подсистемы которых объединены единым процессом вьтолнения целевых задач« Это позволяет, в свою очередь, уменьшить затраты ресурсов на эксплуатацию систем и повысить их надежность.

Формула изобретения

Устройство для определения объемов технического обсл ткивания си-

стемы, содержащее датчик времени, первый выход которого подключен к первому входу регистратора и к первым входам группы элементов И, выхода которой соединены с первыми входами соответствующих блоков нелинейности, выходы которых соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого через интегратор подключен к перво- му входу блока деления, второй выход датчика времени соединен с входом элемента задержки, первый выход которого подключен к первым входам блока сравнения и первого счетчика, выход которого соединен с первыми входами элемента И и второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу второго счетчика, к вторым входам первого счетчика и блока срав нения и к первому входу датчика времени, выход блока сравнения соединен с вторыми входами регистратора, второго элемента ИЛИ и элемента И, выход которого подключен к третьему входу регистратора, первый выход блока ввода информации соединен с третьим входом первого счетчика, первый выход второго счетчика подключен к входу дешифратора, вы- ходы которого соединены с четвертыми входами регистратора и с вторыми входами группы элементов И, второй выход блока ввода информации подключен к второму входу датчика времени, выходы первой группы выходов блока ввода информации соединены с вторыми входами соответствующих блоков

5 0 0 5

5

нелинейности, отличающе е- с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены первый, второй и третий коммутаторы, блок умножения, первый и второй сумматоры, вторая группа выходов блока ввода информации подключена к информационным входам первого коммутатора, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого подключен к третьему входу блока сравнения, третья группа выходов блока ввода информации соединена с информационными входами второго коммутатора, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока деления, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, четвертая группа выходов блока ввода информации соединена с информационными входами третьего коммутатора, выход которого подключен к третьему входу первого сумматора и к первому входу блока умножения, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, первый выход датчика времени подключен к второму входу блока умножения, выходы дешифратора соединены с заправляющими входами первого, второго и третьего коммутаторов, второй выход второго счет чйка подключен к третьему входу дат- чикз времени, второй выход элемента задержки соединен с третьим входом блока деления.

ШЦ1