Устройство для определения оптимального периода контроля и технического обслуживания изделия Советский патент 1989 года по МПК G07C3/08 

2-«.

(Л

Изобретение может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется определять рациональные периоды технического обслуживания изделий. Цель изобретения - повышение точности устройства. Устройство содержит датчик 1 времени, блок 2 нелинейности, интегратор 3, сумматоры 4,7,8, блоки умножения 5,6,10, блоки деления 9,14, элемент задержки 11, блоки сравнения 12,15, ключ 13, элементы И 16 и ИЛИ 17. Устройство позволяет определять оптимальный период контроля и технического обслуживания с учетом заданного коэффициента готовности. 1 ил.

ел

о со

о

Gf5 00

3150

Изобретение относится к области устройств контроля и может быть исг пользовано в научных исследованиях и технике, где требуется определять, радиационные периоды технического обслуживания изделий.

Целью изобретения является повышение точности определения оптимального (рационального) периода контроля и технического обслуживания с учетом коэффициента готовности и.зделия.

На чертеже приведена структур- ная схема устройства.

Если изделие обладает запасом ог- раниченного ресурса R, в режиме нормального функционирования и в состоянии отказа оно расходует в единицу времени в среднем с единиц ресурса, а за каждый сеанс технического обслуживания изделия расходуется g единиц ресурса, то уравнение баланса по ресурсу R записьшается следующим образом

N(c

g) R,

(1)

где -С

N Из

период между сеансами технического обслуживания, число сеансов технического обслуживания, уравнения (1) следует

N

R

Поскольку момент поступления отказа случаен, то, используя вероятность безотказной работы P(t), среднее время полезного функционирования изде- до ЛИЯ на периоде будет

СР

J p(t)dt.

Среднее время пребывания изделия в состоянии отказа на периоде t

0удет

ср

С учетом сказанного можно записать выражение для величины среднего непроизводительного расхода ограниченного ресурса в следующем виде

ср

N(

g)Задача обоснования периода технического обслуживания изделия по критерию минимума непроизводительного расхода ресурса изделия формулируется следующим образом: найти такой период, при котором

(fA) (v).

(2)

При эксплуатации многих изделий является важным организовать техническое обслуживание таким образом, чтобы обеспечивалась необходимая готовность изделия к выполнению целевой задачи. Эта готовность может оцениваться ко эффициентом готовности, который определяется выражением

V -

-Ti,

N-fc -гор f . N

где Т

ср

среднее время полезного i функционирования изделия на ресурсе R, т.е. время, в течение которого изделие выполняет целевую задачу, либо готово к ее выполнению (изделие работоспособно), Т - время активного существования изделия на ресурсе R, т.е. время, в течение которого изделие находится не только в работоспособном состоянии, но и в состоянии отказа и технического обслуживания (включая контроль состояния изделия). Пусть задан коэффициент готовнос- ти изделия k, тогда задача определения периода технического обслуживания D, обеспечивающего заданньй k,- и минимально возможный непроизводительный расход С j.p изделием своего ограниченного ресурса, сформулируется следующим образом: найти такой период, при котором

(:),

(4)

Допустим, что время на техническое обслуживание значительно меньше периода (это видно из ЗФавнения баланса (Т), то зависимость k (.) будет . монотонно убьгоающая функция.

При отыскании периода два случая:

мы (4), определяется Г, соответствующее минимальному С(.р с , При этом k(0) k. Поэтому найден- ньй и есть искомый период технического обслуживания изделия.

с первого входа устройства поступает параметр с, определякнций расход ресурса в единицу времени. Результат перемножения с выхода второго блока 6 умножения передается на первый

вход третьего сумматора 8, на второй вход которого с второго входа устройства поступает параметр g, определяющий расход ресурса на один сеанс технического обслуживания изделия. Результат суммирования с Со-+ g с выхо ср Cpl

да третьего сумматора 8 засыпается на второй вход третьего блока 10 умПредлагаемое устройство позволяет ножения. аппаратурно реализовать рассмотренную В то же время сигнал f- с выхода модель.датчика 1 времени поступает на перУстройство содержит датчик 1 вре- вый вход первого блока 5 умножения, мени (генератор ступенчатого напряже- на второй вход которого поступает па- ния), блок 2 нелинейности (функцио- 20 раметр с. Результат перемножения сЦ нальный преобразователь), реализующий суммируется во втором сумматоре 7 функцию вероятности безотказной рабо- с параметром g и передается на первый ты P(t) ехр{-Лс}, интегратор 3, : вход первого блока 9 деления, на вто- первый сумматор 4, первый 5 и второй рой вход которого с третьего входа 6 блоки умножехдая, второй 7 и третий 25 устройства поступает параметр R, оп- 8 сумматоры, первый блок 9 деления, ределяющий запас ограниченного ресур- третий блок 10 умножения, элемент 11, задержки, первый блок 12 сравнения, ключ 13, второй блок 14 деления, второй блок 15 сравнения, элемент И 16 и элемент ШШ 1 7.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 1 времени с шагом л задает в порядке нарастания последовательность возмозкных значений периода технического обслуживания изделия j i J. 1 + л , j 1,2,... Каждое очередное значение . с выхода датчика 1 времени засылается в первый сум- ,Q матор 4, а также в блок 2 нелинейности, где реализуется функция P(t) на интервале О, . Сигнал P(t) с выхода блока 2 нелинейности поступает в

30

са изделия. Результат деления

тл

j с vi

с выхода блока 9 подается на первый вход третьего блока 10 умножения. С выхода этого блока сигнал С(;р; N -(c i)p.+g) , соответствующий среднему непроизводительному расходу ресурса при заданном датчиком 1 времени значении f- , посыпается на вход элемента 11 задержки и на первый вход первого блока 12 сравнения, на второй вход которого с выхода элемента 11 задержки поступает сигнал, соответствующий Ccpj-1. Таким образом, в первом блоке 12 сравнения сравнийнтегратор 3, где интегрируется. Верх- j. ваются между собой две величины: с

45

НИИ предел интегрирования опрвделяет45

ср;

ся текущим значегшем 1- интегратора сигнал

С выхода

СР

и задержанная элементом 11 задержки на один цикл работы устройства (один такт датчика 1 времени) , с.р ,-.,, одна из которых соответствует текущему 1 , rQ а другая - предшествующему ,-, Если при этом окажется, что с .р j., с ., то на первом выходе блока 12 появляется управляющий сигнал на вьщачу датчиком 1 времени очередного значевход первого сумматора 4, где реали- 5 ™ периода -j-ti j пере- зуется функция €,; С;- о;. Сиг- дается на второй вход элемента И-16.

- fp(t)dt,

л

соответствующий среднему времени полезного функционирования изделия на периоде Sj , поступает на второй

PJнал IQI с выхода первого сумматора 4 подается на первый вход второго блока 6 з ножения, на второй вход которого

В противном случае, т.е. при с i--(

С(. . , управляющий сигнал появляется

на втором выходе блока 12 и передает1509963

с первого входа устройства поступает параметр с, определякнций расход ресурса в единицу времени. Результат перемножения с выхода второго блока 6 умножения передается на первый

вход третьего сумматора 8, на второй вход которого с второго входа устройства поступает параметр g, определяющий расход ресурса на один сеанс технического обслуживания изделия. Результат суммирования с Со-+ g с выхода третьего сумматора 8 засыпается на второй вход третьего блока 10 умвый вход первого блока 5 умнож на второй вход которого поступ раметр с. Результат перемножен суммируется во втором сумматор с параметром g и передается на вход первого блока 9 деления, рой вход которого с третьего в устройства поступает параметр ределяющий запас ограниченного

са изделия. Результат деления

вый вход первого блока на второй вход которог раметр с. Результат пе суммируется во втором с параметром g и перед вход первого блока 9 д рой вход которого с тр устройства поступает п ределяющий запас огран

тл

j с vi

с выхода блока 9 подается на первый вход третьего блока 10 умножения. С выхода этого блока сигнал С(;р; N -(c i)p.+g) , соответствующий среднему непроизводительному расходу ресурса при заданном датчиком 1 времени значении f- , посыпается на вход элемента 11 задержки и на первый вход первого блока 12 сравнения, на второй вход которого с выхода элемента 11 задержки поступает сигнал, соответствующий Ccpj-1. Таким образом, в первом блоке 12 сравнения сравниваются между собой две величины: с

ср;

и задержанная элементом 11 задержки на один цикл работы устройства (один такт датчика 1 времени) , с.р ,-.,, одна из которых соответствует текущему 1 , а другая - предшествующему ,-, Если при этом окажется, что с .р j., с ., то на первом выходе блока 12 появляется управляющий сигнал на вьщачу датчиком 1 времени очередного значеВ противном случае, т.е. при с i--(

С(. . , управляющий сигнал появляется

на втором выходе блока 12 и передает 11509963

ся на второй вход элемента ИЛИ 17. -. Это соответствует завершению отыскания оптимального периода технического обслуживания изделия i j-i обеспечивающего fflнимyм непроизводительного расхода ресурса, т.е. выполнению первого условия системы (4).

Одновременно с описанным процессом

-г

8

р ого условия системы (4). При этом оптимальным будет период f :., , а ко эффициент готовности k г J-) / k .

Таким образом, при появлении управляющего сигнала хотя бы на одном из входов элемента Ш|И 17 отыскание оптимального периода контроля и тех нического обслуживания изделия преотыскания l производятся вьиисления, кращается, а с выхода элемента ИЛИ

связанные с выполнением второго условия системы (4). Это происходит следующим образом.

Выработанное датчиком 1 времени значение f - подается на первый вход второго блока 14 деления, на второй вход которого с выхода интегратора 3

поступает величина деления

cpf

Результат

П

i

соответствующий текущему значению коэффициента готовности изделия с выхода блока 14 подается на второй вход 25 дач на изделии, вследствие его функвторого блока сравнения 15, на первы вход которого с четвертого входа уст3 А

ройства поступает параметр k , оп- ределяю1щлй величину заданного коэффициента готовности изделия. Во втором блоке 15 сравнения величины kr; и

. ЗЛ, А.J

Зил

сравниваются между собой. Если

3dA

то на перокажется, что k j k , BOM выходе второго блока 15 сравнения появляется управляющий сигнал на выдачу датчиком 1 времени очередного 1}:, значения периода и передается на первьй вход элемента И 16. Если при этом на втором входе этого элемента действует управляющий сигнал от первого блока 12 сравнения, то этот бигнал пройдет на вход датчика 1 времени, в результате чего датчик 1 времени вырабатывает новое значение периода LJ + I 1):+ д i , и процесс g го блока умножения и является первьм вычисления с (-р и kf. повторится, новходом устройства, выход первого блоуже при HOBOMTj ti значении периода, т.е. процесс определения 1} продолжается.

ка умножения подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен с первым входом первого блока деления, выход которого подключен к : первому входу третьего блока умножения, выход которого непосредственно и через элемент задержки соединен с входами первого блока сравнения, выход второго блока умножения подключен к первому входу третьего сумматора, второй вход которого объединен с вторым входом второго сумматора и является вторым входом устройства, втоЕсли при сравнении во втором блоке 15 сравнения окажется, что k , то з равляющий сигнал появится на втором выходе этого блока и будет подан на второй вход элемента ИЛИ 17, что соответствует завершению процес- . са определения периода технического ; обслуживания изделия, обеспечивающего коэффициент готовности Изделия не менее заданного, т.е. вьшолнению вт 68

р ого условия системы (4). При этом оптимальным будет период f :., , а коэффициент готовности k г J-) / k .

Таким образом, при появлении управляющего сигнала хотя бы на одном из входов элемента Ш|И 17 отыскание оптимального периода контроля и технического обслуживания изделия пре17 подается разрешающий сигнал на управляющий вход ключа 13. При этом значение оптимального периода технического обслуживания изделия С

j-i с второго выхода датчика 1 времени через ключ 13 поступит на выход устройства,

На этом работа устройства заканчивается.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства можно оценить величиной предотвращения ущерба. Этот ущерб может возникнуть за счет срыва вьшолнения целевых зационирования не с заданной готовностью (или не с заданным коэффициентом готовности).

Формула изобретения

Устройство для определения оптимального периода контроля и технического обслуживания изделия, содержащее датчик времени, первый выход которого подключен к первому входу первого блока умножения, к первому входу первого сумматора и через последовательно соединенные блок нелинейности и интегратор - к второму входу первого сумматора, выход которого соединен с первьм входом второго блока умножения, второй вход которого объединен с вторым входом первока умножения подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен с первым входом первого блока деления, выход которого подключен к : первому входу третьего блока умножения, выход которого непосредственно и через элемент задержки соединен с входами первого блока сравнения, выход второго блока умножения подключен к первому входу третьего сумматора, второй вход которого объединен с вторым входом второго сумматора и является вторым входом устройства, вто 1509963 О

рой вход первого блока деления явля-выход которого соединен с вторым вхоется третьим входом устройства, выходдом второго блока сравнения, первый

третьего сумматора подключен к второ-выход которого подключен к первому

му входу третьего блока умножения, ,входу элемента И, выход которого соевторой выход датчика времени соеди-динен с управляющим входом датчика

нен с информационньм входом ключа, вы-времени, первый выход первого блока

ход которого является выходом устрой-сравнения подключен к второму входу

ства, отличающееся тем,элемента И, второй выход первого блочто, с целью повьшения точности, в юка сравнения соединен с первым входом

него введены второй блок деления,элемента ИЛИ, выход которого подкпюэлементы И и ИЛИ и второй блок срав-чен к управляющему входу ключа, втрнения, первый вход которого являетсярой выход второго блока сравнения

четвертым входом устройства, первыйсоединен с вторым входом элемента ИЛИ,

выход датчика времени подключен к15выход интегратора подключен к второму

первому входу второго блока деления,входу второго блока деления.