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

Од

4:

сл

со

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальные периоды технического обслуживания изделий, определять их готовность к функционированию, а также среднее время полезного функционирования изделий на заданном ресурсе. Целью является повышение точности и быстродействия устройства. Устройство содержит датчик 7 времени, блоки 1, 2 и 16 умножения, сумматор 3, блок 4 нелинейности, блок 5 деления, интегратор 6, элементы 8 и 10 задержки, компаратор 9, элементы 13 и 15 памяти, ждущие мультивибраторы 13 и 15 и ключи 11 и 12. Устройство способно оптимизировать период контроля и технического обслуживания по критерию максимума коэффициента готовности изделия, вычислять коэффициент готовности, соответствующий найденному периоду, и среднее время полезного функционирования изделия на заданном ограниченном ресурсе с учетом затрат времени на контроль технического состояния изделия, плановую предупредительную профилактику и аварийно-профилактический ремонт. 1 ил.

Черте/к

Изобретение относится к устройствам контроля и быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальные периоды технического обслуживания (ТО) изделий, их готовность к целевому функционированию, а также среднее время полезного функционирования из- дел1{й на заданном ограниченном ре- сурсе.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия устройства за счет учета времени, затрачиваемого на плановую предупредительную профи- лактику, при определении оптимального периода контроля и ТО изделия по критерию максимума коэффициента готовности и вычислении этого оптимального периода за один цикл работы устрой- ства.

Известно, что многие технические системы (изделия) функционируют в так назьшаемом дежурном режиме. Перевод этих изделий в режим целевого функци- онирования производится в какой-то, возможно и случайный, момент времени. Наличие отказа в изделии в этот момент приводит к срьшу выполнения целевой задачи.

Для поддержания изделий в работоспособном состоянии они периодически подвергаются техническому обслуживанию, заключающемуся Р контроле состояния и ремонте при обнаружении отказа

Важнейшей характеристикой изделий, работающих в дежурном режиме, является коэффициент готовности, который для рассматриваемых изделий может быть определен из соотношения:

Ф

Т If

Кг Y

е Т„ - среднее время полезного

функционирования изделия, т.е. время, в течение кото- 45 рого оно вьтолняет или может (готово) выполнить целевую задачу;

заданное время функциониро- аания (ограниченный ресурс) 50 изделия, в течение которого изделие не только способно выполнять (или вьтолняет) целевую задачу, но и находится в состоянии отказа и §5 технического обслуживания. Если техническое обслуживание продить очень часто, т.е. с малым пеиодом, то значительная часть ресурса

0

5

45

50 §5

Т будет расходоваться на обслуживание и время полезного функционирования Тл будет мало. Следовательно, малым будет и коэффициент готовности,

Если техническое обслуживание проводить очень редко, т.е. с большим периодом,изделие длительное время будет находиться в состоянии отказа и время Та будет опять.малым, следовательно, и Kj. будет мал.

Отскда следует, что существует такой оптимальный период технического обслуживания, при котором козффиш1ент готовности изделия достигает максимального значения.

Пусть изделие должно постоянно функционировать (выполнять целевое назначение) или находиться в состоянии дежурства в течение времени Т (где время Т выступает как ограниченный ресурс, который расходуется изделием на полезное (целевое) функционирование, на нахождение изделия в состоянии отказа, на контроль, на плановую предупредительную профилактику и на аварийно-профилактический ремонт).

Известно также, что на каждый контроль изделия в среднем расходуется время у. Контроль осуществляется с периодичностью . Отказы, возникающие на периоде С, обнаруживаются только в результате контроля. Если в результате контроля изделие окажется работоспособным, то проводится плановая предупредительная профилактика (ППП). Среднее время, затрачиваемое на проведение ППП, равно Od. Если в результате контроля изделие окажется неработоспособным, то проводится аварийно-профилактический ремонт (АПР), в результате которого устраняется неисправность. Среднее время, затрачиваемое на проведение АПР, равной. Изделие, находящееся в состоянии отказа, контроля, ППП и АПР, не может выполнять целевое назначение. Если P(t) - вероятность безотказной работы изделия за время t, то уравнение баланса на ресурсе Т можно записать в следующем виде:

Npp+ o-ьу- б P(C) + (i),

где N - число сеансов контроля и ТО изделия на ресурсе Tj С - среднее время полезного функционирования изделия на периоде с) (t)dt;

с.- среднее вреия нахождения изделия в состоянии отказа на периоде о Среднее.время полезного функционирования на ресурсе Т составляет , а коэффициент готовности

К.

.

Nff+У+ «6 +р (f

10

,

F+f+ еГ Р () (fyj

Для определения оптимального периЛ

20

25

ода контроля и ТО t , обеспечивающего i5 максимальный коэффициент готовности К.() изделия, необходимо найти та/v

КОЙ период контроля и ТО ч; , при котором

) max Кг().

Предложенная математическая модель может быть реализована в устройстве, схема которого приведена на чертеже.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 блоки умножения, сумматор 3, блок 4 нелинейности, блок 5 деления, интегратор 6, датчик 7 времени, первый элемент 8 задержки, компаратор 9, второй элемент 10 задержки, первый 11 и второй 12 ключиj первый элемент 13 памяти, ждущий мультивибратор lA, второй элемент 15 памяти и третий блок 16 умножения.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства с управляющего выхода датчика 7 на вход блока 4 нелинейности поступает управляющий сигнал. Этот сигнал обеспечивает

тат перемножения (X P(t) с выхода в рого блока 2 поступает на четверты вход сумматора 3. На третий вход с матора 3 и на вход второго элемент 10 с информационного выхода датчик поступает значение сигнала t. Резу тат умножения /i P(t) с выхода перв блока 1 поступает на первый вход с матора 3, С третьего входа устройс на пятый вход сумматора 3 поступае значение параметра . Результат су мирования t-K)l P(t) (t) с выхода сумматора 3 поступает на вт рой вход блока 5, С выхода интегра

ра 6

t

значение (t)dt, равное

среднему времени полезного функци рования изделия на периоде t, если изделие обслуживать с периодом t контроля и ТО, поступает на первый вход блока 3. PesyjibTaT деления

Кг

.tj.

30

35

Rt) cT pltTJ

с выхода блока 5 поступает на перв вход компаратора 9 и через первый элемент 8 на второй вход компарато ра 9. Время первого и второго элем тов 8 и 10 выбирается одинаковым и равным ЙС. Величина этого значения определяет точность определения оп мального периода контроля и ТО. В зультате на первом и втором входах компаратора 9 имеются значения Kp( и K|,(). н начале работы Kj.(tменьше Kf.(t). Когда K(t-u) стаче

Kj.(t), на выходе компаратор пояпится управляющий cHi-нал, котор

одновременную (синхронную) работу дат- запустит ждущий мультивибратор 14.

датчика 7 и блока А. Датчик 7 (генератор линейно изменяющегося напряжения) вырабатывает выходной сигнал , т.е. на информационном выходе датчика 7 непрерывно изменяется время. Одновременно с датчиком 7 блок А начинает формировать выходной сигнал, P(t), соответствукший вероятности безотказной работы изделия за время t. Этот сигнал поступает на первый вход первого блока 1, на второй вход второго блока 2 и на вход интегратора 6. На первый вход второго блока 2 с второго входа устройства поступает значение параметра6С, а с первого входа .устройства на второй вход первого блока 1 и на второй вход сумма- топя 3 - значение параметра /3 . Резуль

45

50

i5

Это означает, что найден оптимальн период контроля и ТО изделия, С вы хода жду1де.1 о мультивибратора 1ч уп равляющий сигнал поступает на упра ляющие входы ключей 11 и 12 и элем тов памяти 13 и 15. По управляюо(ем сигналу с выхода жду де1 о мультивиб тора 14 во птором элементе 15 запо нается значение С I.-A L, равное оп мальному периоду контроля и ТО. Это значение через открытый ключ 12 пос тупает на второй выход устройства. В элементе 13 памяти по управляющем сигналу с выхода ждущего мультивибр тора 14 запонинается значение Kj.(f Kp(t-u(,), рапное максимальному коэ фициенту готовности изделия при пыб санной стратегии обслуживания. Это

тат перемножения (X P(t) с выхода второго блока 2 поступает на четвертый вход сумматора 3. На третий вход сумматора 3 и на вход второго элемента 10 с информационного выхода датчика 7 поступает значение сигнала t. Результат умножения /i P(t) с выхода первого блока 1 поступает на первый вход сумматора 3, С третьего входа устройства на пятый вход сумматора 3 поступает значение параметра . Результат суммирования t-K)l P(t) (t) с выхода сумматора 3 поступает на второй вход блока 5, С выхода интегратора 6

t

значение (t)dt, равное

среднему времени полезного функционирования изделия на периоде t, если изделие обслуживать с периодом t контроля и ТО, поступает на первый вход блока 3. PesyjibTaT деления

Кг

.tj.

Rt) cT pltTJ

с выхода блока 5 поступает на первый вход компаратора 9 и через первый элемент 8 на второй вход компаратора 9. Время первого и второго элементов 8 и 10 выбирается одинаковым и равным ЙС. Величина этого значения определяет точность определения оптимального периода контроля и ТО. В результате на первом и втором входах компаратора 9 имеются значения Kp(t) и K|,(). н начале работы Kj.(tuC) меньше Kf.(t). Когда K(t-u) стачет

Kj.(t), на выходе компаратора 9 пояпится управляющий cHi-нал, который запустит ждущий мультивибратор 14.

Это означает, что найден оптимальный период контроля и ТО изделия, С выхода жду1де.1 о мультивибратора 1ч управляющий сигнал поступает на управляющие входы ключей 11 и 12 и элементов памяти 13 и 15. По управляюо(ему сигналу с выхода жду де1 о мультивибратора 14 во птором элементе 15 запоминается значение С I.-A L, равное опти-° мальному периоду контроля и ТО. Это значение через открытый ключ 12 поступает на второй выход устройства. В элементе 13 памяти по управляющему сигналу с выхода ждущего мультивибратора 14 запонинается значение Kj.(f) Kp(t-u(,), рапное максимальному коэффициенту готовности изделия при пыб- санной стратегии обслуживания. Это

значение через открытый ключ 11 поступает на первый выход устройства и на первый вход блока 16, На второй вход блока 16 с четвертого входа устройства поступает значение параметра Т - заданное время активного функционирования изделия (ограниченный ресурс). Результат перемножения Т , соответствующий среднему времени полезного функционирования изделия за время Т, с выхода блока 16 поступает на третий выход устройства. На этом работа устройства за- канчивается.

Положительный эффект, который дае предлагаемое изобретение, состоит в том, что оно позволяет определить оптимальный период контроля и технического обслуживания изделий по критерию максимума коэффициента готовности изделия с учетом времени, затрачиваемого на плановую предупредительную профилактику, т.е. модель, которая реализуется устройством, более адекватна процессам, происходящи в реальных системах.

Формула изобретения

Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделия, содержащее датчик времени,, выход которого через блок нелинейности подключен к входу интегратора,- выход которого соединен с первым входом блока деления и первым входом первого блока умножения, второй вход которого является первым входом устройства, выход блока умно

5

0

5

0

5

0

жения соединен с первым входом сумматора, второй вход которого является первым входом устройства, выход сумматора подключен к второму входу блока деления, выход которого непосредственно, и через первый элемент задержки соединен с входами компаратора, выходы первого и второго ключей являются выходами устройства, второй блок умножения и второй элемент задержки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, в него введены третий блок умножения, ждущий мультивибратор и первый и второй блоки памяти, выходы которых подключены к первым входам соответственно первого и второго ключей, выход датчика времени соединен с входом второго элемента задержки и с третьим входом сумматора, четвертый вход которого подключен к выходу второго блока умножения, первый вход которого является четвертым входом устройства, второй вход второго блока умножения соединен с выходом блока нелинейности, пятый вход сумматора является третьим входом устройства, вьжод компаратора через ждущий мультивибратор подключен к входам ключей и к первым входам первого и второго блоков памяти, зторые пг.оцы которых соединены с выходами соответственно первого и второго элементов задержки, выход первого ключа подключен к первому входу третьего блока умножения, второй вход которого является четвертым входом устройства, а выход - третьим выходом устройства.