Устройство для определения показателей надежности объектов Советский патент 1990 года по МПК G06F17/00 

.J./L41

J/A(l-e-ATp) + (I-D)lTP-1/A(l-«

-D)lTP-1/A(l-«

.

1ТI

.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для определения текущих и прогнозируемых показателей надежности объектов и является дополнительным к а.с. N 1413646. Цель изобретения - повышение точности определения показателей надежности. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, элементы И 2, 3, 34, 40, счетчики 4, 5, 6, 7, 8, 35, блоки 9, 10, 15 сравнения, вычислительные блоки 11, 12, пульт 13 управления, блок 14 памяти, блок 16 индикации, триггеры 33, 39 и элементы ИЛИ 41, 42. Устройство обеспечивает учет ошибок контроля второго рода и учет времени на проведение регламентных проверок объекта. 3 ил.

I/A (I- e-AT ) N

К,

1ф/а(1-е АТр) + (1-0)1Т,,( )Л+ Т,+ Тто

где N - число регламентных проверок за время между техническими обслужи- ваниями..

При сравнении выражений (1) - (3) и (6) - (8) видно, что учет ошибки контроля второго рода и времени на проведения регламентных проверок при(8)

водит к повышению точности при определении показателей надежности объекта.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг,2 и 3 - блок-схемы первого и второго вычислительных блоков соответственно.

Устройство содержит генератор I тактовых импульсов, первый 2 и второй 3 элементы, первый-пятый счетчики 4-8, блоки 9 и 10 сравнения, вычислительные блоки 11 и 12, пульт 13 управления, блок 14 памяти, третий блок 15 сравнения, блок 16 индикации, причем первый вычислительный блок 11 состоит из коммутатора 17, сумматора 18, умножителя 19,- делителя 20, узла 21 вычисления функции е и элемента ИЛИ 22, а второй вычислительный блок 12 - счетчика 23, второго сумматора 24 и второго делителя 25, входы 26 и 27 потенци-. альных сигналов работоспособного и неработоспособного состояний объект соответственно, входы 28-30 импульсных сигналов о случайных событиях на объекте: Отказ, Сбой и Ошибка соответственно, входы 31 и 32 импульных сигналов наступления и окончания режима Техническое обслуживание соответственно, триггер 33, третий элемент И 34, шестой счетчик 35, дополнительные восьмой 36 и девятый 37 входы импульсных сигналов о начале и окончании режима Регламентная проверка, дополнительный десятый вход 38 импульсных сигналов о необнаруженых системой контроля отказов, выяв- ленных при регламентных проверках, второй триггер 39, четвертый элемент И 40, второй 41 и третий 42 элементы ИЛИ.

Принцип работы устройства состоит в подсчете времени, в течение которого объект находится в работоспособном состоянии, времени восстановления при отказах, проведения технического обслуживания с учетом суммарного времени, затрачиваемого на регламентные проверки между техническими обслуживаниями, а также числа отказов выявленных системой контроля, с учетом числа отказов, не обнаруженных системой контроля, но выявленных при регламентных проверках, сбоев и случайных ошибок за время между техническими обслуживаниями и количества обслуживании с последующим вычислением текущих и прогнозируемых показателей надежности:

- среднего времени Т0 наработки

на отказ

по зависимости:

п

1 Т„.

Т 1 -

1 ПОТЦ

10

15

20;

а с30н

543422

где Т

. hf

ДО 1-ГО

- отрезок времени от (i-l)-ro

отказа; п

п

ек

+ П

п

от к

число отказов объекта на текущем ин-. тервале времени между техническими обслуживаниями, фиксируемое в счетчике 6; .R - число отказов объекта на этом же интервале по сигналам системы контроля, подаваемым на третий вход устройства; число отказов объекта на этом же интервале времени, необнаруженных системой контроля, но выявленных при регламентных проверках и подаваемых импульсными сигналами по дополнительному десятому входу устройства;

- среднего времени Тв восстановления работоспособного состояния по -зависимости:

Тв

ZTP(

l( Pf

отк

где Тр.- отрезок времени от 1-го

отказа до момента восстановления объекта;

- среднего времени Ттр технического обслуживания по зависимости:

пг ..

LPf;

(ID

П

то

где Т.,

пт. Р«г.

отрезок времени от начала до конца 1-го технического обслуживания;

число технических обслуживании ;

отрезок времени от начала до конца i-й регламентной проверки;

число регламентных проверок от конца (i-l)-ro технического обслуживания до начала 1-го технического обслуживания;

- вероятности P(t) безотказной работы по зависимости

п.

P(t)

е ° ,

(12)

45

55

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

-коэффициента готовности К г по зависимости:

If .ft

К гi v|JJ

«/Т, + Т6

-коэффициента оперативной готовности К по зависимости:

К|,г- К г P(t);

(14)

- коэффициента технического использования К.и по зависимости

оГГ

ofT: т.+ т

(15) 20

В Ато

На сумматоре 24 определяется общее число отказов (возникающих и спрогнозированных). Затем на делителе 24 осуществляется вычисление коэффициента р вычисленное значение которого передается на четвертый вход блока 11, в котором оно используется при определении прогнозируемых значений пока- зателей надежности объекта При этом Кг определяет вероятность нахождения объекта в работоспособном состоянии в текущий момент времени, Ког - данную вероятность с учетом вероят- ности безотказной работы в течение заданного интервала времени, а К ти - долю времени нахождения объекта в работоспособном состоянии относительно рассматриваемого периода эксплуата ции, учитывающего затраты времени на техническое обслуживание, включая и затраты времени на регламентные проверки.

При расчете прогнозируемых зна- чений показателей надежности (P(t), Кг, Ког, Ктм) используется коэффициент J. , Значение которого определяется по зависимости:

п

, откf . , ч

« i lv)

ft от к П от к

сЪош

+

пвтч пвтн + ;

пвтк- математическое ожидание числа отказов объекта на интервале времени между техническими обслуживания0

5

0

0 35 0

45

0

5

п

ми, определяемое по статистическим данным о надежности объекта и хранящееся в , блоке 14 памяти; число отказов на текущем . интервале времени за последним техническим обслуживанием, фиксируемое счетчиком 6.

Пульт 13 управления предназначен для задания режимов работы и занесения исходных данных в блок 14 памяти. Блок 14 памяти содержит девять регистров, первый из которых предназначен: для хранения среднего времени Т0 наработки на отказ, второй - среднего времени Тв восстановления, третий - значения промежутка времени t, четвертый - среднего числа отказов потк пятый и шестой - пороговых значений и п,,, седьмой - для хранения порогового значения одного из показателей надежности f, P(t),Kr,

К6Г, Ктм, восьмой - среднего количества п То технических обслуживании на этапе эксплуатации продолжительностью t, девятый - среднего времени Тто.

На входы 26 и 27 устройства с выхода системы контроля поступают потенциальные сигналы о работоспособном и неработоспособном состояниях объекта соответственно, на входы 28-30 - импульсные сигналы о случайных событиях на объекте: отказе, сбое и ошибке соответственно, на вход 3I - импульсный сигнал о начале режима Техническое обслуживание при работоспособном состоянии объекта, который обнуляет счетчики 6-8, на вход 32 - импульсный сигнал об окончании режима Техническое обслуживание, на входы 36 и 37 - импульсные сигналы об начале и окончании режима Регламентная проверка соответственно, на вход 39 - импульсный сигнал об отказе, выявленном в режиме Регламетная проверка, который не обнаруживается системой конт- роля о

Устройство работает следующим образом,,

При подаче питания на устройство входящие в его состав триггеры и счетчики устанавливаются в исходное состояние (цель установки в исходное

9

состояние на фиг.1 не показана). Пр помощи пульта 13 управления в блок 14 памяти заносятся статистические данные о надежности объекта (Тв,Тв,

п„

се

отк й.т т. Тто и пороговое значение одного из показателей Те, P(t), Kf, К0г, Кти),а также значени промежутка времени t,

Генератор 1 и элементы И 2,3,34 и 40 используются для преобразовани интервалов времени работоспособного и неработоспособного состояний объекта, задаваемых потенциальными сигналами, а также интервалов времени режима Техническое обслуживание, формируемых триггером 33 и интервалов времени режима Регламентная проверка, формируемых триггером 39 в двоичный код, который фиксируется в счетчиках 4,5 и 35 соответственно Счетчик 6 подсчитывает число отказо поступивших на его счетный вход от третьего элемента ИЛИ 42, на первый и второй входы которого поступают импульсные сигналы об отказах, обнаруживаемых системой контроля

{пвтц) и оЈ отказах, не обнаруживаемых системой контроля (ошибка контроля второго рода ), но выявленных в режиме Регламентная проверка

(.) соответственное Счетчики 7 и 8 подсчитывают число сбоев и ошибок в период между техническими об- служиваниями. При переводе объекта режим Техническое обслуживание счетчики 6-8 устанавливаются в нулевое положение. Кроме того, счетчики 7 и 8 устанавливаются в нулевое состояние при выработке сигналов с выходов блоков 9 и 10 соответственно. Значения счетчиков 7 и 8 сравниваются в блоках 9 и 10 с пороговыми значениями среднего числа сбоев и ошибок на отказ. Если значения счетчиков 7 и 8 достигают пороговых значений, то с блоков 9 и 10 поступают сигналы о возможном постепенном отказе в блок 12 на счетчик 23, осуществляющий подсчет спрогнозированых отказов.

Число прогнозируемых отказов определяется по следующим зависимостям

- целая часть i---j; (,

п

1 Пс6 - I бад 1 I ПСВ 1

Оы

Потк

- целая часть

С6

Пои

- целая часть

п

OOS

(18

10 .

Сб

гДе пот.

п

out

П

ЗСТА СБ

,п ОТк - число спрогнозированных отказов на текущем интервале времени после предыдущего технического обслуживания;

математические ожидания числа сбоев пер0вого и второго вида

на интервале времени между техническими обслуживаниями, определяемые по статистическим данным о надежности объекта и хранящиеся в блоке 14 памяти;

псе содержимое счетчика - 7, которое определяет число сбоев второго вида на текущем интервале времени после последнего технического обслуживания;

noui содержимое счетчика 8,которое определяет число сбоев первого вида на текущем интервале времени после последнего технического обслуживания. На сумматоре 24 определяется об5 щее число отказов, регистрируемых системой контроля , при регла5

0

5

0

ментных проверках п

рп

и спрогнозирон:

)

40

ванных

ск

(n

C6

пот« +

Out . env.

C.V

П

тае,

Oul

п

Затем на

45

50

55

рп

о-гк1 втк1

делителе 25 осуществляется вычисление коэффициента сЈ по зависимости (16). Значение коэффициента Ј поступает на четвертый вход блока 1i, в котором оно используется при вычислении прогнозируемых показателей надежности. На первый вход блока 1 от счетчика 4 поступает значение времени Tft, на второй вход - значение времени Тр, на третий вход из первого, второго, третьего и девятого регистров блока 14 памяти поступают значения Т4, TB, t и Т то, Среднее время наработки на отказ корректируется после каждого отказа объекта и и запоминается в первом регистре блока 14, среднее время восстановления корректируется после каждого воестановления и заносится во второй регистр блока 14, а среднее время технического обслуживания Тто корректируется после каждого технического обслуживания и запоминается в девятое регистре блока 14 памяти.

Коррекция выполняется по следующим зависимостям:

.,.

т.ма-1)+т,

т т ,.,- +т;.

те,

де Т,

1-1

LBM

T4i

,ТЛ. - среднее время наработки на (1-1)-й и i-й отказы соответственно;

Tg - среднее время восстановления после (i-l)-ro и 1-го отказов соответственно;

, среднее время (i-1)- го и 1-го технического обслуживания со- чответственно; Тп. - текущее время нара- 1 ботки на i-й отказ; Тр. - текущее время восстановления при i-м отказе; текущее время 1-го технического обслуживания ,

S-,

Si

Si

к

ъ

1

Pfl,

где Т

,

Lon

-текущее время непосредственно 1-го технического обслуживания;

-текущее время i-й регламентной проверки;

N - число регламентных проверок между (1-1)м и i-м техническим обслуживанием.

В зависимости от заданного на . пульте 13 режима работы блок 11 определяет текущее или прогнозируемое значение показателей надежности

Например, вычисление Кти осуществляется следующим образом. На третий вход коммутатора 17 из первого, второго и девятого регистров блока 14

поступают значения Т0, Тв и Ттв, а

на четвертый - из блока 12 значение коэффициента / , При вычислении прот гнозируемого значения показателя надежности на умножителе 19 значение Т0 умножается на d .

При этом прогнозируемое значение среднего времени наработки на отказ

5

0

5

Пр

гДе от,, т.е. Т 0

IV

п

ЈТ,

t«i r

С БОШ

ПОТК+ПОТК+ПОТК

П

ск

. + Потк

пр

определяется с учетом прогнозируемых отказов (по случайным ошибкам и сбоям), а также с учетом отказов, выявленных на регламентных проверках, T.ej с учетом ошибки контроля второго рода, так

i т«

как Т -

+

меньше величины

п

2ТП. I

ек П вТ)4

определяемой по

- Y

прототипу. Содержимое счетчика 35 определяет значение

т +

i то т

N

РП.

которое больше величины ТТр, определяемой по прототипу.

На сумматоре 18 вычисляется значение WT; + Ъъ + т;о , а делителем 20 значение о/Т делителя на сумму

+ та + тгв Полученное значение КГи через элемент ИЛИ 22 поступает на индикатор 16 и блок 15, в котором сравнивается с требуемым значением КТн, хранящимся в седьмом регистре блока 14, Аналогично по соответствующим зависимостям рассчитываются другие показатели надежности. Время начала проведения технического обслуживания объекта определяется при невыполнении одного из условий;

T.Jfo, Kr «Krf P(t) 4 P(t), КГЙ , Кти.Сигнал о необходимости проведения технического обслуживания объекта выдается на блок 16.

Формула изобретения

Устройство для определения показателей надежности объектов по авт.св. № 1413646, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности работы устройства путем учета ошибок контроля второго рода и учета времени проведения регламентных проверок объекта, в него введены второй триггер, четвертый элемент И, первый и второй элементы ИЛИ, первый элемент ИЛИ включен между счетным входом шестого счетчика и выходом

0 fa15&

Ояй.П

Оя0А. Qmfa.6 0.

Составитель В,Воронков Редактор Л.Пчолинская Техред М,Дидык

S

третьего элемента И, причем второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом четвертого элемента И, первый вход которого связан с выходом генератора тактовых импульсов, а второй вход - с прямым выходом второго триггера, единичный и нулевой входы которого подключены к восьмому и девятому входам устройства, счетный вход третьего счетчика соединен с выходом второго элемента ИЛИ, входы которого связаны с третьим и дополнительным десятым входами устройства,

К $л. 14

Kff/i. 15и 16

Фиг. I

d

VI

К fa. 11

Фш. 5

Корректор В.Гирняк