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

Изобретение может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется определять рациональные периоды технического обслуживания, время активного существования и коэффициент готовности изделий. Цель изобретения - повышение информативности устройства. В него введены второй и третий элементы задержки, четвертый блок умножения и второй ключ. Изобретение, не снижая возможностей базового устройства, позволяет определять время активного существования и коэффициент готовности изделия, если изделие обслуживать с периодом контроля и технического обслуживания, обеспечивающим заданный коэффициент готовности и минимально возможный непроизводительный расход ограниченного ресурса изделия. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам контроля, может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется определять рациональные периоды технического обслуживания, время активного существования и коэффициент готовности изделий и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 1509963.

Целью изобретения является повышение информативности устройства за счет определения времени активного существования изделия на заданном ограниченном ресурсе и коэффициента готовности изделия при обслуживании его оптимальным периодом контроля и технического обслуживания, обеспечивающим за данный коэффициент готовности и минимально возможный непроизводительный расход ограниченного ресурса изделия.

Если изделие обладает запасом ограниченного ресурса R, в режиме нормального

функционирования ив 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 записывается следующим образом:

N(Cr-bg) R,(1)

где г - период между сеансами технического обслуживания;

N - число сеансов.

Поскольку момент поступления отказа случаен, то, используя вероятность безотказной работы P(t), среднее время полезного функционирования изделия на периоде г т

Гф /Р (f)dt. о .

Среднее время пребывания изделия в состоянии отказа на периоде т

сл

СХ)

VI сл сл сл

к

TO - г - Гф .

При этом величина среднего непроизводительного расхода ограниченного ресурса Сер равна

Сер N (С то -t- g ).

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

Сер (т) min Сер (т).(2)

т .

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

I/ Тф N Тф Тф

.. -i -Ш-г .(3)

где Тф -среднее время полезного функционирования изделия на ресурсе R,T.e. в течение которого изделие выполняет целевую задачу, либо готово к ее выполнению (изделие работоспособно);

Тс - время активного существования изделия на ресурсе R, Это время, в течение которого изделие находится не только в работоспособном состоянии,но и в состоянии отказа и ТО (включая контроль состояния изделия).

Пусть задан коэффициент готовности изделия , тогда задача определе.ния периода т , обеспечивающего заданньт Кг и минимально возможный непроизводительный расход Сер изделием своего ограничительного ресурса, сформулируется следующим образом: найти такой период, при котором

Сер (т ) min С ср (т) Кг(г)(5)

Время на техническое обслуживание значительно меньше периода т (это видно из уравнения (1)), при этом зависимость Кг (т) будет монотонно убывающая функция.

При отыскании периода т возможны два случая:

(4), определяется п , соответствующее минимальному Сер - Сер1. при этом Кг (TI) Кг1 , Поэтому найденный г и есть искомый период ТО изделия, а время активного существования изделия

-г м

Те N TI ,

2, Задан коэффициент готовности . Используя второе условие системы

(4), находим Т2 , соответствующее Кг2 (Т2) Кг2 . При ЭТОМ средний непроизводительный расход ресурса изделия не достигает своего минимального значения, но минимально возможным Сер п Сер2 . Время активного существования изделия будет Те N Т2 . .

Предполагаемое устройство позволяет аппаратурно реализовать рассмотренную модель.

0На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 времени (генератор ступенчатого напряжения), блок 2 нелинейности(функциональный преобра5 зователь). реализующий функцию вероятности безотказной работы Р (t) ехр j -At I

интегратор 3, первый сумматор 4, г1ервый 5 0 и второй 6 блоки умножения, второй 7 и третий 8 сумматоры, первый блок 9 деления, третий блок 10 умножения, первый элемент 11 задержки, первый блок 12 сравнения, первый ключ 13, второй блок 14 деления, 5 второй блок 15 сравнения, элемент И 16, элемент ИЛИ 17. второй 18 и третий 19 элементы задержки, четвертый блок 20 умножения, второй ключ 21.

Устройство работает следующим обра- 0 зом.

Датчик 1 времени с шагом Ат задает в порядке нарастания последовательность возможных значений периода ТО изделия Г Г -1-ЬДг , j 1,2,3,,, Каждое очеред- 5 ное значение Tj с выхода датчика 1 времени засылается в первый сумматор 4, а также в блок 2 нелинейности, где реализуется функция P(t) на интервале О, TJ . Сигнал P(t) с выхода блока 2 нелинейности поступает в интегратор 3, где интегрируется. Верхний предел интегрирования определяется текущим значением TJ , С выхода интегратора сигнал

J 5 .Тф / Р (t) d t ,

о

соответствующий среднему времени полезного функционирования изделия на периоде Tj , поступает на второй вход первого сумматора 4, где реализуется функция

Щ -т Гф . Сигнал roj с выхода первого сумматора 4 подается на первый вход второго блока 6 умножения, на второй вход которого с первого входа устройства поступает параметр С, определяющий расход ре- сурса 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 д, определяющий расход ресурса на один сеанс ТО изделия. Результат суммирования С roj -t- g с выхода третьего сумматора 8 засылается на второй вход третьего блока 10 умножения.

В-то же время сигнал ij с выхода датчика 1 времени поступает на первый вход первого блока 5 умножения, на второй вход которого поступает параметр С. Результат перемножения С TJ суммируется во втором сумматоре 7 с параметром g и передается на первый вход первого блока 9 деления, на второй вход которого с третьего входа устройства поступает параметр R, определяющий запас ограниченного ресурса изделия. Результат деления

R

CTj +9

с выхода блока 9 подается на первый вход третьего блока 10 умножения. С выхода этого блока сигнал Ccpj NJ (С roj-f g), соответствующий среднему непроизводительному расходу ресурса при заданном датчиком 1 времени значении TJ , посылает- ся на вход первого элемента 11 задержки и . на первый вход первого блока 12 сравнения, на второй вход которого с выхода первого элемента 11 задержки поступает сигнал, соответствующий Ccpj-i. Таким об- разом, в первом блоке 12 сравнения сравниваются между собой две величины Ccpj и, задержанная первым элементом 11 задержки на один цикл работы устройства (один такт датчика 1 времени), Ccpj-i, одна из ко- торых соответствует текущему TJ , а другая - предшествующему rj-i . Если при этом окажется, что Ccpj-i Ccpj, то на первом выходе блока 12 появляется управляющий сигнал на выдачу датчиком 1 времени очередного значения периода TJ 11 TJ + Аг и передается на второй вход элемента И 16. В противном случае, т.е. при Ccpj-i -Ccpj, управляющий сигнал появляется на втором выходе блока 12 и передается на второй вход элемента ИЛИ 17. Это соответствует завершению отыскания оптимального периода технического обслуживания изделия

- j --1, обеспечивающего минимум непроизводительного расхода ресурса, т.е. выполнению первого условия системы (4).

Одновременно с описанным процессом

отыскания г производятся вычисления,

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

Выработанное датчиком 1 времени, значение щ подается на первый вход второго блока 14 деления, на второй вход которого с выхода интегратора 3 поступает величина Гф) . Результат деления

Kri

ф

Г|

0

соответствующий текущему значению коэффициента готовности изделия, с выхода блока 14 подается на второй вход второго блока 15 сравнения, на первый вход которого с четвертого входа устройства поступает параметр К,, определяющий величину заданного коэффициента готовности изделия. Во втором блоке 15 сравнения величины Krj и К. сравниваются между собой. Если окажется, что Krj то на первом выходе второго блока 15 сравнения появляется управляющий сигнал на выдачу датчиком 1 времени очередного Г + i значения периода и передается на первый вход элемента И 16. Если при этом на втором входе этого элемента действует управляющий сигнал от первого блока 12 сравнения, то этот сигнал пройдет на вход датчика 1 времени, в результате чего датчик 1 времени вырабатывает новое значение периода z jf-i rj -f-Лг, и процесс вычисления Сер и К, повторится, но уже при новом Г;-i- значении периода,

т.е. процесс определения т продолжается. Если же при сравнении во втором блоке 15 сравнения окажется, что Krj К , то управляющий сигнал поя- . вится на втором выходе этого блока и будет подан на второй вход элемента ИЛИ 17, что соответствует завершению процесса опре- деления периода технического обслуживания изделия, обеспечивающего коэффициент готовности изделия не менее заданного, т.е. выполнению второго условия системы (4). При атом оптимальным будет период rj-1, а коэффициент готовности

Krj-1 Kr «.

Таким образом, при появлении управляющего сигнала, хотя бы на одном из входов элемента ИЛИ 17, отыскание оптимального периода контроля и технического обслуживания изделия прекращается, а с выхода элемента ИЛИ 17 подается разрешающий сигнал на управляющие входы первого 13 и

второго 21 ключей. При этом значение оптимального периода г rj-i с второго выхода датчика 1 времени через первый ключ 13 поступит на первый выход устройства и на второй зход четвертого блока 20 умножения, на первый вход которого с выхода первого блока 9 деления через второй элемент 18 задержки поступит значение числа сеансов обслуживания изделия N, если изделие обслуживать оптимальным периодом

т . В результате на выходе четвертого блока 20 умножения и на третьем выходе устройства будет значение времени активного

существования изделия Тс N -г . С выхода второго блока 14 деления через третий элемент 19 задержки на информационный вход второго ключа 21 и с выхода второго ключа 21 на второй выход устройства поступит значение коэффициента готовности изделия Кг , если изделие обслуживать

оптимальным периодом.г..

На этом работа устройства заканчивается.

Положительнь1й эффект, который дает предлагаемое изобретение, состоит в том, что оно, не снижая возможностей известного устройства, позволяет определять время активного существований и коэффициент готовности изделия, если изделие обслуживать периодом контроля обеспеч1/1вающим заданный коэффициент готовности при минимально возможном непроизводительном расходе ограниченного ресурса изделия.

Экономический эффект от внедрения

; предлагаемого устройства можно оценить

величиной предотвращенного ущерба. Этот

ущерб может возникнуть за счет срыва выполнения целевых задач на изделии вследствие его функционирования не с заданным коэффициентом готовности, а также вследствие срыва запланированных работ из-за незнания времени активного существования изделия на заданном запасе ресурса R. Величину предотвращенного ущерба можно оценить по формуле

S, ,.

i г

где Si - ущерб от срыва i-й работы по причине;

i-я работа застала изделие в неработоспособном состоянии;

1-я работа застала изделие, когда ресурс изделия израсходован.

Формула изобретения

Устройство для определения оптимального периода контроля и технического обслуживания изделия по авт. св. № 1509963, о т Л.И чающееся тем, что, с целью повышения информативности устройства, в

наго введены второй и третий элементы задержки, второй ключ и четвертый блок умножения, выход которого является первым дополнительным выходом устройства, выход первого блока деления через второй

элемент задержки подключен к первому

входу четвертого блока умножения, второй

вход которого соединен с выходом первого

ключа, выход второго блока деления через

третий элемент задержки подключен к информационному входу второго ключа, выход

которого является вторым дополнительным

выходом устройства, выход элемента ИЛИ

соединен с управляющим входом второго

ключа.