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

ел

о со о

9 4

гч

D--И1

3150

Изобретение относится к области устройства контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется определять ра- цирнальные периоды технического обслуживания изделий и запасы их ресурсов, и является усовершенствованием изобретения по авт. св. ff 1 «39б .

Цель изобретения - повышение точ- нести устройства.

На чертеже приведена схема устройства ,

Если изделие обладает запасом ограниченного ресурса R, то в режиме нормального функционирования оно расходует в единицу времени С единиц ресурса, в состоянии отказа С еди- j ниц, а за каждый сеанс технического обслуживания изделие расходует g единиц ресурса. Тогда уравнение баланса

3 tf Л

по ресурсу R запишется в виде

N,(CO 0+ Сф йф+ g) R, (1) где /Со - среднее время, в течение которого изделие находится в состоянии отказа на ин- ; тервале между сеансами технического обслуживания} - среднее время нормального функционирования изделия (время, в течение которого изделие работоспособно) на интервале между сеансами технического обслуживания; N - число сеансов технического

обслуживания. Из уравнения (1) следует

за А

N

R

(2)

.0 Сф СФ+ g .

Поскольку момент наступления отказа в изделии случаен, то, используя вероятность безотказной работы P(t), среднее время полезного функциониро

ЗОА

опре

(3)

вания изделия на ресурсе R

делится выражением И

Тф Njp(t)dt,

где-f .

P(t)dt Сф ,

- о .

т.е. среднее время полезного функционирования изделия на периоде 0. В связи с этим выражение (З) можно представить

,Тф N«,. (4) При эксплуатации многих изделий, особенно таких, которые работают в так называемом, дежурном режиме, ока

зывается важным организовать техническое обслуживание таким образом, чтобы обеспечивалась необходимая готовность изделия к выполнению целевой задачи. Кроме того, необходимо определить запас ресурса изделия из того, чтобы изделие полезно функционировало заданное время Т, с заданной готовностью К .

Готовность изделия может быть оценена коэффициентом готовности, который определяется выражением

5 0

5 . 5

0

5

0

5

К 2i

г т

(5)

где TC - время активного существования изделия на ограниченном ресурсе R. Это время, в течение которого изделие может находиться не только в работоспособном состоянии, но и в состоянии отказа и технического обслуживания (включая контроль состояния изделия)

Те N0,(6)

где : - период между техническим обслуживанием. Пусть задан коэффициент готовности

301А

изделия К.. , тогда задача определения периода технического обслужива- | ния f, обеспечивающего заданный ко- эффициент готовности и, максимально возможное среднее время полезного функционирования Т изделия на заданном ограниченном ресурсе R сформулируется следующим образом: найти

(7)

такой период , при котором f ТфСс) Тф(1);

Ik ( } } / Кр

Поскольку рассматривается случай, когда время на техническое обслуживание значительно меньше периода D (это видно из сравнения баланса (1), то зависимость k ДС) будет монотр,нно убывающая функция.

Величина коэффициента готовности , при различных значениях периода С с учетом (Ц), (5) и (6) определяется из выражения

V Ь Ь.

г TC -с

г возПри определении периода можни два случая:

J. Задан коэффициент готовности k . Используя первое условие системы (7), определяется t , соответствующее максимальному Т4 Т,. При этом ) ,. Поэтому найденный

С и есть искомый период технического .обслуживания изделия.

2. Задан коэффициент готовности

, ЗЯА

rt

.Используя второе условие систеfi - 1

соответствующее

мы (7), находим

k гС Р Vi Р этом среднее время полезного функционирования изделия не достигает своего максимального зна- чения но будет максимально возможным ю Тф Тф-г.

Рассмотрим вторую подзадачу.

Пусть задано среднее время полезного функционирования изделия 1 Тогда с учетом (k) можно записать Т1 N . , где N - число сеансов технического обслуживания, соответствующее заданному , если обслуживание изделия проводить с периодомчение среднего времени полезного

функционирования изделия на пери- ж

ключ 10, первый сумматор 11, второй блок 12 сравнения, элементы И 13 и ИЛИ k, третий и четвертый блоки 15 и 16 умножения, второй ключ 17, второй элемент 18 задержки, третий блок 19 деления, второй и третий сумматоры 20 и 21 .

Устройство работает следующим образом.

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

15

.1+ 4,

оде

1, 2... . Каждое очередное значение 13j поступает на первые входы первого блока k умножения, первого блока 6 деления, второго сумматора 20, а также блок 2 нелинейносС ф опт оптимальное зна- 20 ти, где реализуется функция P(t) на

интервале СО; 1. Сигнал P(t) с выхода блока 2 нелинейности поступает в интегратор 3, где интегрируется. Верхний предел интегрирования опредеИз последнего уравнения выразим N

3«/V

ы

-Я.

- ф опт

Уравнение баланса приобретет вид

25

ляется текущим значением интегратора 3 сигнал

С выхода

JS p(t)dt.

ключ 10, первый сумматор 11, второй блок 12 сравнения, элементы И 13 и ИЛИ k, третий и четвертый блоки 15 и 16 умножения, второй ключ 17, второй элемент 18 задержки, третий блок 19 деления, второй и третий сумматоры 20 и 21 .

Устройство работает следующим образом.

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

.1+ 4,

редное значе вые входы пе первого блок матора 20, а

ляется текущим значением интегратора 3 сигнал

С выхода

JЧ

S p(t)dt.

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальные периоды технического обслуживания изделий, обеспечивающие максимально возможное время полезного функционирования изделия с заданной готовностью, а также определять запасы ресурсов, необходимые для функционирования изделий. Цель изобретения - повышение точности устройства. Устройство содержит датчик 1 времени, блок 2 нелинейности, интегратор 3, первый и второй блоки умножения 4 и 5, первый и второй блоки деления 6 и 7, первый элемент задержки 8, первый блок 9 сравнения, первый ключ 10, первый сумматор 11, второй блок 12 сравнения, элементы И 13 и ИЛИ 14, третий и четвертый блоки умножения 15 и 16, второй ключ 17, второй элемент задержки 18, третий блок 19 деления, второй и третий сумматоры 20 и 21. Устройство позволяет обоснованно назначать величину ресурса, необходимого для полезного функционирования изделия в течение заданного времени. 1 ил.

к (С.

о О опт

+ с

ф (т

+ g)

Сс,

f /р4 - ф ф опт

g).

- з«л

фопг О -О оптгде R - ресурс, необходимый изделию для полезного функционирования в течение заданного времени T.

Определенный таким образом запас ресурса позволяет сделать вывод о правильности назначения первоначального запаса ресурса R (или о возможности изделия функционировать в течение Т ф на имеющемся ресурсе) путем их сравнения, т.е.

ЛК R - R .

При этом, если iR О, это означает, что изделие обладает необходимым запасом ресурса без излишка;

если ЛК 7 О, ято означает, что в изделии налицо излишек ресурса;

если dR 40, тогда в изделие необходимо вводить дополнительный ресурс

Предлагаемое устройство позволяет аппаратурно реализовать рассмотренну модель.

Устройство содержит датчик 1 времени, блок 2 нелинейности, интегратор 3, первый и второй блоки и 5 умножения, первый и второй блоки 6 и 7 деления, первый элемент 8 задержКи

первый блок 9 сравнения, первый

соответствующий среднему времени полезного функционирования изделия на периоде t., поступает на первый вход второго блока 5 умножения, на вторые входы второго сумматора 20 и первого блока 6 деления. В умножителе Д параметр С, поступающий с третьего входа устройства, перемножается с текущим значением. В сумматоре 20 определяется , fj - Сф среднее время нахождения изделия в состоянии отказа на периоде. Эта величина в третьем блоке 15 умножения перемножается с параметром Cjj, поступающим с пятого входа устройства. Результат перемножения , поступает в первый сумматор 11, где суммируется с величиной С i f j и параметром g, поступающим с второго

входа устройства. Сумма С

ej

0

+ Cф Cфj+ g с выхода первого сумматора 11 передается на второй вход четвертого блока 9 умножения и на первый вход второго блока 7 деления, на второй вход которого с первого входа устройства поступает параметр

R

ЗОА

5

Результат деления

.з,А

N;

R

J + Сф g соответствующий числу сеансоз технического обслуживания изделия на ре7 iBoggs t 8

сурсе (если изделие обслуживать величины k.- и k ° сравниваются

с периодом j ), с выхода блока 7 деления передается во второй блок 5 умножения, где вычисляется среднее время полезного функционирования изделия Т,р.,- Ыу Гфу. Сигнал, соответствующий , с выхода блока 5 подается на вход, первого элемента 8 задержки и на первый вход первого блока 9 сравнения, на второй вход которого с выхода первого элемента 8 задержки поступает сигнал, соответствумежду собой. Если- окажется, что

k.. 1

ЭвА

10

, то на втором выходе б ка 12 появляется управляющий сигна поступающий на первый вход элемент И 13. Если при этом на втором вхо элемента И 13 действует управляющи сигнал от первого блока 9 сравнени то этот сигнал поступит на вход да чика 1 времени, в результате чего датчик 1 времени вырабатывает ново значение периода -Г-, . + i процесс вычисления Тф и К повтор

, то на втором выходе блока 12 появляется управляющий сигнал, поступающий на первый вход элемента И 13. Если при этом на втором входе элемента И 13 действует управляющий сигнал от первого блока 9 сравнения, то этот сигнал поступит на вход датчика 1 времени, в результате чего датчик 1 времени вырабатывает новое значение периода -Г-, . + i и процесс вычисления Тф и К повторяющий Тф-.,. Таким образом, в первом

блоке 9 сравнения сравниваются между , ется, но уже при новом Р.-, значении собой две. величины F и задержанная периода, т.е. процесс определения Г элементом В задержки на один цикл ра- продолжается.

боты устройства (один такт датчика Если при сравнении во втором бло- времени) Т фу-,, одна из которых соответствует текущему значению , а п другая - предшествующему иj., Если при этом окажется, что If : , j,, , то на втором выходе первого блока 9 сравнения появляется управляющий сигнал, разрешающий выдачу датчиком 1 25 веского обслуживания изделия, обес- времени очередного значения периода печивающего коэффициент готовности -(/+, , и передается на второй вход элементами 13. В противном случае, т.е. при Т {,j .,, управляющий сигнал появляется на первом выходе блока 9 и передается .на первый .вход элемента ИЛИ 14. Это соответствует завершению отыскания оптимального периода технического обслуживания изделия

вающего максимум среднего времени по лезно.го функционирования изделия, т.е. выполнению первого условия системы (6) .

Одновременно с описанным процессом отыскания С производятся вычисления, связанные с выполнением второго условия системы (6). Это происходит следующим образом.

Выработанное датчиком 1 времени

ке 12 сравнения окажется, что k , , , П

k f. , то управляющий сигнал появится на первом выходе этого блока и будет подан на второй вход элемента ИЛИ 1, что соответствует завершению процесса определения периода техниизделия не менее заданного, т.е. выполнение второго условия системы (6). При этом оптимальным будет период эп 1} ,--1 , а коэффициент готовности k .. . .

- -J -,, ЗйА -г г- 17 k J. . Таким образом, при появлении управляющего сигнала хотя бы на одном из входов элемента ИЛИ И отыскание оптимального периода технического обслуживания изделия прекращается, а с выхода элемента ИЛИ 14 подается разрешающий сигнал на второй вход первого ключа 10. При этом значение оптимального периода технического обслуживания изделия (Ij-1 с второго выхода датчика 1 времени через первый ключ 10 поступит на первый выход устройства.

Кроме рассмотренных вычислений, устройство реализует вычисление запа- 35

40

значение подается на первый вход са ресурса изделия. Это происходит

блока 6 деления, на второй вход кото-следуюи им образом.

рого с выхода интегратора 3 поступаетi Сигнал, соответствующий текущему

величина -Сф,-. Результат деления, со-среднему времени полезного фучкциониответствующий текущему значению коэф-рования -с , с выхода интегратора 3

фициент-а готовности изделия 50подается на второй вход третьего блол ка 19 деления, на первый вход кото, .f j

J Г

С выхода блока 6 деления подается на -второй вход второго блока 12 сравне- 5 ния, на первый вход которого с четвертого входа устройства поступает величина заданного коэффициента го- товности . В блоке 12 сравнения

рого поступает с шестого входа устройства значение заданного времени полезного функционирования Тф . Результат деления, равный числу сеансов технического обслуживания, соответствующему ;:;ЗЧА. N ---

il --Т

J

величины k.- и k ° сравниваются

между собой. Если- окажется, что

k.. 1

ЭвА

, то на втором выходе блока 12 появляется управляющий сигнал, поступающий на первый вход элемента И 13. Если при этом на втором входе элемента И 13 действует управляющий сигнал от первого блока 9 сравнения, то этот сигнал поступит на вход датчика 1 времени, в результате чего датчик 1 времени вырабатывает новое значение периода -Г-, . + i и процесс вычисления Тф и К повторяется, но уже при новом Р.-, значении периода, т.е. процесс определения Г продолжается.

Если при сравнении во втором бло- веского обслуживания изделия, обес- печивающего коэффициент готовности

ке 12 сравнения окажется, что k , , , П

k f. , то управляющий сигнал появится на первом выходе этого блока и будет подан на второй вход элемента ИЛИ 1, что соответствует завершению процесса определения периода техниЕсли при сравнении во втором бло- п25 веского обслуживания изделия, обес- печивающего коэффициент готовности

изделия не менее заданного, т.е. выполнение второго условия системы (6). При этом оптимальным будет период эп 1} ,--1 , а коэффициент готовности k .. . .

-J -,, ЗйА -г г- 17 k J. . Таким образом, при появлении управляющего сигнала хотя бы на одном из входов элемента ИЛИ И отыскание оптимального периода технического обслуживания изделия прекращается, а с выхода элемента ИЛИ 14 подается разрешающий сигнал на второй вход первого ключа 10. При этом значение оптимального периода технического обслуживания изделия (Ij-1 с второго выхода датчика 1 времени через первый ключ 10 поступит на первый выход устройства.

Кроме рассмотренных вычислений, устройство реализует вычисление запа35

40

са ресурса изделия. Это происходит

рого поступает с шестого входа устройства значение заданного времени полезного функционирования Тф . Результат деления, равный числу сеансов технического обслуживания, соответствующему ;:;ЗЧА. N ---

il --Т

J

9150996 подается на первый вход третьего блока ,1 6 умножения, где перемножается с величиной CgCoj- - Cфfфj+ g, поступающей с выхода первого сумматора 11. с

- . J

Значение + С ф j + g) Rj ресурса изделия, соответствующее текущему значению периода Г, через второй элемент 18 задержки подается ю

живания изделия по авт. св. № , отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены третий и четвертый блоки умножения, третий блок деления, второй и третий сумматоры, второй элемент задержки, второй ключ, первый выход датчика времени подключен к . первому входу второго сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего блока умножения, выход которого подключен к третьему входу первого сумматора, второй вход третьего

на информационный вход второго ключа 17, на второй вход которого поступает управляющий сигнал с элемента ИЛИ И, который соответствует завершению процесса отыскания периода тех- 15 блока умножения является пятым входом нического обслуживания по двум уело- устройства, выход интегратора соеди- виям системы (6). При наличии управляющего сигнала с элемента ИЛИ замен с вторым входом второго сумматора и с первым входом третьего блока деления, второй вход которого является мени величина R y-t R передается 20 шестым входом устройства, выход трена первый вход третьего сумматора 21, тьегр блока деления подключен к первому входу четвертого блока умножения , выход которого через второй элемент задержки соединен с информацион25 ным входом второго ключа, выход котот рого подключен к первому входу тре- - тьего сумматора, выход которого является вторым выходом устройства, выход первого сумматора соединен с вто30 рым входом четвертого блока умножения, выход элемента ИЛИ подключен к управляющему входу второго ключа, второй вход третьего сумматора объединен с первым входом второго блока

аг деления.

держанная на один такт датчика 1 врена второй вход которого с первого входа устройства поступает величина ресурса R . В третьем сумматоре 21 вычисляется 4R R - R. Если 4R 0, это означает, что изделию не. хватает ресурса для выполнения своих функций в течение заданного времени Т фа. Если 4R О, это означает, что ресурс назначен с избытком.

Формула .изобретения

Устройство для определения оптимального периода технического обслу10

живания изделия по авт. св. № отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены третий и четвертый блоки умножения, третий блок деления, второй и третий сумматоры, второй элемент задержки, второй ключ, первый выход датчика времени подключен к . первому входу второго сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего блока умножения, выход которого подключен к третьему входу первого сумматора, второй вход третьего

блока умножения является пятым входом устройства, выход интегратора соеди-