Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделия Советский патент 1990 года по МПК G07C3/08 

W

с

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальные периоды контроля и технического обслуживания изделий. Целью изобретения является повышение надежности устройства. Устройство содержит генератор 1 ступенчатого напряжения, блоки 2 и 13 нелинейности, интеграторы 3 и 14, сумматоры 5 и 11, блоки 4 и 9 умножения, делители 6 и 15, усилители 10 и 12, блок 7 сравнения и ключ 8. Изобретение позволяет определять оптимальную интенсивность отказов изделия, которая при заданном периоде контроля и технического обслуживания доставляет максимум времени полезного функционирования изделия на заданном ресурсе. 1 ил.

ел

00

о

Јь

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использова- Но в научных исследованиях и технике, Где требуется находить оптимальную Интенсивность отказов изделия, которая при заданном периоде контроля и технического обслуживания доставляет максимум времени полезного функционирования изделия на заданном ресурсе.

Целью изобретения является повышение надежности устройства путем опре- д|еления интенсивностей отказов, доставляющих максимум времени полезного функционирования изделия при заданном периоде технического обслуживания.

Бремя активного существования изделия Тс - это время, в течение которого изделие может полезно функционировать (выполнять целевое назначе- Ние), находиться в состоянии отказа, Контроля и технического обслуживания. Ограниченный ресурс изделия R определяет время Тс и расходуется им на целевое функционирование, в состоянии отказа, а также на контроль и техническое обслуживание.

Среднее время полезного функционирования Тф - это время активного существования, уменьшенное на величину времени, в течение которого изделие не может выполнять целевое назначение вследствие наличия отказа аппаратуры изделия.

Пусть задан период контроля и тех- нического обслуживания изделия С. Если интенсивность отказов изделия мала, изделие очень надежно, то значительная часть ресурса расходуется на контроль и техническое обслужива- ние изделия напрасно, так как период С не соответствует надежности. Если интенсивность отказов изделия велика, то изделие значительное время может находиться в состоянии отказа из-за неправильного выбора периода восстановления изделия и время Т & мало.

Отсюда следует, что существует такая оптимальная интенсивность отказов (или такая требуемая надежность) изделия, которая при заданном периоде контроля и технического обслуживания доставляет максимум времени полезного функционирования изделия на заданном ресурсе.

Пусть изделие обладает заласом ограниченного ресурса величиной R, который расходуется им на время активного существования. В режиме це

левого функционирования изделие в среднем расходует в единицу времени Сф единиц ресурса, а при отказе - С„ единиц ресурса.

Известно также, что на каждый контроль и техническое обслуживание изделия в среднем расходуется g единиц ресурса. Контроль и техническое обслуживание осуществляются в плановые сеансы с периодичностью . Тогда уравнение баланса по ресурсу R имеет вид

N (C,VCe V-8) R где Ј . - среднее время полезного

функционирования изделия на периоде 2 j Јф- среднее время нахождения

изделия в состоянии отказ на периоде D;

N - число сеансов контроля и технического обслуживания изделия на ресурсе R. Из уравнения баланса определяют

N

R

Среднее время полезного функционирования изделия на ресурсе R

Т - М Я - R t

- -c cfvi

Пусть появление отказов в изделии подчинено экспоненциальному закону с постоянной интенсивностью отказов (Д . Тогда, если P(t) - вероятность безотказной работы изделия за время t, то среднее время полезного функционирования изделия t ф на периоде Ј

V JP(t)dlt .

о о

Подставляя значение -Сж в уравнени для определения среднего времени полезного функционирования изделия на ресурсе R и учитывая, что , получают t

К$е МЛ

ТФ

I

о

Т

ч

тф(л,-с).

Задача обоснования требуемой интенсивности отказов изделия Л, которая при заданном периоде контроля и технического обслуживания доставляет максимум времени полезного функционирования изделия на заданном ресурсе, формируется следующим образом: найти такую требуемую интенсивность отказов изделия Л, при которой

ЈТ() Ji

где -зад заданный период контроля

и технического обслужива- ния изделия.

Предложенная математическая модель позволяет найти требуемую интенсивность отказов изделия /, которая при заданном периоде контроля и техничес- кого обслуживания доставляет максимум времени полезного функционирования изделия на заданном ресурсе и может быть реализована аппаратурно.

Переписывают формулу определения среднего времени полезного функционирования изделия на ресурсе R в следующем виде: Р

е dt

т, (А,О

-чг

Для интенсивности отказов изделия

Тф(Л,С+дЦ)Тв(А,е -4).

При увеличении интенсивности отказов изделия Д наступает такой момент, когда ТФ(А ,0+dt) станет меньше, чем Тф(А,). Это значение интенсивности отказов изделия Л и будет оптимальным (относительно заданного - периода технического обслуживания). Для его нахождения необходимо решить неравенство

5

e-AV

-At ,, е с/4

После незначительных математических преобразований получают DMO .Ј

-.t -At « .

} е dt } е

Ј.-, t

C0(T+At)+g CodJ-dtD+g

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 ступенчатого напряжения, первый блок 2 нелинейности, первый интегратор 3, первый блок 4 умножения, первый сумматор 5, первый блок 6 деления, блок 7 сравнения, ключ 8, второй блок 9 умножения, первый усилитель 10, второй сумматор 11, второй усилитель 12 второй блок 13 нелинейности, второй

5

0414б

интегратор 14 и второй блок 15 деления.

Устройство работает следующим образом.

Датчик интенсивности отказов 1 с шагом ДЬ задает в порядке нарастания последовательность возможных значений интенсивности отказов изде

5

0

5

0

5

0

5

0

5

лия

Aj Aj,+jA.; j 1,2,3,..., .

Значение интенсивности отказов изделия Д поступает на первые входы обоих блоков 2 и 13 нелинейности. С третьего входа устройства на входы усилителей 10 и 12 поступает значение периода контроля и технического обслуживания изделия f. Усилители 10 и 12 имеют разные коэффициенты усиления, но такие, что на выходе первого усилителя значение периода контроля и технического обслуживания изделия Г-, я на выходе второго усилителя 12 - U +dt). Значение периода контроля и технического обслуживания изделия с-Л Сс выхода первого усилителя 10 поступает на второй вход первого блока 4 умножения и на второй вход первого блока 2 нелинейности. При каждом значении Л: в первом блоке 2 нелинейности Формируется Аункция P(t) на интервал С,- &Ъ, которая подается на первый вход первого интегратора 3. В последнем осуществляется интегрирование функции P(t) на интервале времени О,2- Л С. Ка выходе первого интегратора 3 формируется значение, соответствующее среднему времени полезного функционирования изделия

t на периоде fl-dft

1 1 л-Г

-bt

v$ .

Значение с выхода первого интегратора 3 поступает на второй вход первого блока 6 деления. На первый вход первого блока 4 умножения с первого входа устройства поступает значение расхода ресурса изделия в единицу времени в состоянии отказа CQ. Результат перемножения С0(-дЈ) с выхода первого блока 4 умножения поступает на второй вход блока первого сумматора 5, на первый вход которого с второго входа устройства поступает значение расхода ресурса изделия на каждый контроль и техническое обслуживание g. Результат сложения С0(Ј-4)+g с выхода первого сумматора 5 поступает на первый вход первого бло- а 6 деления. Результат деления

I

c TiPZfHi

с выхода первого блока 6 деления пос- тупает на первый вход компаратора. Значение периода контроля и технического обслуживания изделия + /Ji с выхода второго усилителя 12 поступает на первый вход второго блока 9 умно- жфния и второй вход второго блока 13 нелинейности. При каждом значении Л- во втором блоке 13 нелинейности формируется функция P(t) интервале времени СО, которая пода- ется на первый вход второго интегра- тфра 14. В последнем осуществляется интегрирование функции P(t) на интервале времени Q ,+& Ј На выходе второго интегратора 14 формируется зна- чение, соответствующее среднему времени полезного функционирования изделия Ј..на периоде

Ч

Г

Чъ,

е J c/t

Значение выхода второго интегратора 14 поступает на первый вход второго блока 15 деления. На первый 5 вход второго блока 9 умножения с первого входа устройства поступает значение расхода ресурса изделия в единицу времени в состоянии отказа Св. Результат перемножения СдСЦ+й) с вы- 40 хода второго блока 9 умножения поступает на первый вход второго сумматора 11, на второй вход которого с второго входа устройства поступает значение расхода ресурса изделия на каждый 45 контроль и техническое обслуживание g. Результат сложения С 0(U+/)D)+g с выхода второго сумматора 11 поступает на второй вход второго блока 15 деления .5Q Результат деления

| е-Ґ

Л

Ce(3+/tf)+g

с выхода второго блока 15 деления поступает на второй вход блока 7. В пос

5

5

леднем сравниваются между собой два

значения:

J e V.I e Va

с;се-7я+Г8 и +TtF+g

При этом, если S jЈS2, то с второго выхода блока 7 подается управляющий сигнал на вторые входы интеграторов 3 и 14 и на вход генератора 1. По этому сигналу оба интегратора 3 и 14 сбрасываются в нуль, а генератор 1 выдает новое очередное значение интенсивности отказов изделия Л.-+,, и весь цикл вычислений S1 и S 2 повторяется, но уже при новом /1. значении интенсивности отказов изделия. Если окажется, что S1 S2, то управляющий (разрешающий) сигнал с первого выхода блока 7 поступает на разрешающий вход ключа 8, на информационный вход которого с второго выхода генератора 1 поступает значение интенсивности отказов Hj.t предыдущего такта работы генератора 1, равное требуемой интенсивности отказов изделия /} Л ) которая при заданном периоде контроля и технического обслуживания t доставляет максимум полезного времени функционирования изделия на заданном ресурсе. С выхода ключа 8 значение А поступает на выход устройства. На этом работа устройства заканчивается.

Формула изобретения

Устройство для определения опти- . мального периода технического обслуживания изделия, содержащее генератор ступенчатого напряжения, первый выход которого соединен с первым входом первого блока нелинейности, первый блок умножения, первый вход которого является первым входом устройства, первый сумматор, первый вход которого является вторым входом устройства, второй вход первого сумматора подключен к выходу первого блока умножения, а выход - к первому входу первого блока деления, блок сравнения, первый выход которого соединен с входом г енератора ступенчатого напряжения, второй выход которого подключен к первому входу ключа, второй вход которого соединен с вторым выходом блока сравнения, выход ключа является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью i повышения надежности устройства, в него введены первый и второй усилите- ли, второй сумматор, второй блок умножения, второй блок нелинейности и второй интегратор, выход первого усилителя подключен к вторым входам первого блока нелинейности и первого блока умножения, первый выход генератора ступенчатого напряжения соединен с первым входом второго блока нелинейности, второй вход которого объединен с входом второго блока умноже- ния и подключен к выходу второго усилителя, выход второго блока нелинейности соединен с первым входом второго интегратораг второй вход которого

подключен к второму выходу блока сравнения, а выход - к первому входу второго блока деления, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, первый вход которого подключен к выходу второго блока умножения, второй вход которого является первым входом устройства, входы первого и второго блоков деления соединены соответственно с первым и вторым входами блока сравнения, второй выход которого подключен к второму входу первого интегратора, выход которого соединен с вторым входом первого блока деления, второй вход второго сумматора является вторым входом устройства, входы первого и второго усилителей являются третьим входом устройства.