Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделия Советский патент 1992 года по МПК G07C3/08 

ю о

00

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальное время начала контроля работоспособности изделия в условиях изменения надежностных характеристик объекта в процессе эксплуатации.

Известно устройство, позволяющее определять оптимальные периоды технического обслуживания изделий по различным критериям с учетом изменения надежностных характеристик изделия в процессе эксплуатации.

Однако они не позволяют определять оптимальное время начала контроля работоспособности, обеспечивающее функционирование изделия с коэффициентом готовности не ниже заданного, что ограничивает область их применения, а также обладают низким быстродействием и точностью, так как определяют оптимальные периоды технического обслуживания за несколько циклов работы и не позволяют учитывать время, затрачиваемое на аварийно-профилактический ремонт.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, которое позволяет определять оптимальный период технического обслуживания изделия по критерию максимума коэффициента готовности.

Его недостатком является узкая область применения и низкая точность, так как оно не позволяет определять время начала контроля, обеспечивающее функционирование изделия с коэффициентом готовности не ниже заданного, и учитывать изменение характеристик надежности изделия в процессе эксплуатации.

Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет определения оптимального времени начала контроля работоспособности изделия, обеспечивающего функционирование изделия с коэффициентом готовности не ниже заданного, в условиях изменения надежности характеристик изделия в процессе эксплуатации./

Опыт эксплуатации изделий разпичногр целевого назначения показывает на необходимость проведения контроля и управления техническим состоянием этих изделий на всех этапах их эксплуатации.

Основной задачей контроля и управления техническим соотношением изделия является поддержание его в готовности к применению по назначению. Результат контроля в конечном итоге является качественной оценкой состояния изделия, хотя до этого могут использоваться количестве ные значения контролируемых параметров изделия. Для изделий, состояние которых оценивается по признакам: работоспособно или неработоспособно,готовность есть

свойство изделия быть работоспособным в любой момент заданного интервала времени. Важной характеристикой качества функционирования такй х изделий является коэффициент готовности.

Для многих типов восстанавливаемых изделий процесс/характеризующий состояние этих изделий в момент времени t, является регенерирующим. Поэтому коэффициент готовности изделия может быть определен

как отношение среднего времени, проведенного изделием в работоспособном состоянии за период между моментами регенерации Тф к средней длительности ц этого периода, т.е.

Кг . ИД

(1)

Интервал времени тц между моментами регенерации есть длительность цикла обслуживания изделия, На этом интервале изделие может находиться в работоспособном состоянии, в состоянии скрытого отказа, контроля и восстановления работоспособ ности. Существует много изделий, контроль работоспособности которых является немешающим. Он проводится в процессе работы изделия, не мешая ему функционировать по назначению, Для таких изделий средняя длительность цикла обслуживания будет:

Гц - Гф + ть + а 1 Р 0$.

(2)

где Р( т) - вероятность безотказной работы на интервале времени между сеансами контроля работоспособности;

TO -среднее время нахождения изделия в состоянии скрытого отказа;

г0 - среднее время восстановления работоспособности изделия.

Считают, что контроль работоспособности изделия осуществляется только в плановые сеансы, Интервал времени между сеансами контроля есть период контроля т и его значение составляет

+Т.(3)

i

Среднее время тф работоспособного состояния в период контроля определяют по формуле:

Гф / Р (t) dt.(4)

о

Тогда, подставив (2), (3) и (4) в (1), получают

/P(t)dt

/P2(t)dt о

Т5+Гв 1-Р2(Т2)

гмс

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в на.умных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальное время начала контроля работоспособности изделия в условиях изменения надежностных характеристик объекта в процессе эксплуатации. Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет оп- .ределения начала контроля работоспособности изделия. Устройство содержит датчики 6 и 15 времени, блок 1 умножения, сумматоры 2 и 17, блок 4 деления, компараторы 7-и 18, блок 3 нелинейности, интегратор 5, элементы 8,9 и 12 памяти, триггеры 13 и 14, ключи 10 и 11, элемент ИЛИ 16. Преимуществом изобретения является то, что оно позволяет определять оптимальное время контроля работоспособности изделия, обеспечивающее функционирование с коэффициентом готовности не ниже заданного, в условиях изменения надежности характеристик изделия в процессе эксплуатации. 1 ил. сл с

Кг

(г)Г

Из (5) видно, что коэффициент готовности есть функция от периода контроля. Эта) функция, как показывают исследования, является монотонно убывающей и достигает своего максимума при г 0, т.е. при постоянном контроле. Однако, практическая реализация системы постоянного контроля работоспособности изделий зачастую оказывается нецелесообразной по экономическим или техническим (сложность, габариты, вес) соображениям. Поэтому в большинстве случаев используется контроль, а для обеспечения требуемой готовности назначается некоторое заданное К3Г значение коэффициента готовности. Интервалы Т между моментами времени, существенными с точки зрения оценки технического состояния изделия, определяются интенсивностью изменения технического состояния, интенсивностью отказов и заданным значением коэффициента готовности. Поэтому на различных этапах функционирования изделия период контроля работоспособности может быть различным, а его значение, обеспечивающее функционирование изделия с коэффициентом готовности не менее заданного, можно найти, используя (5), следующим образом:

ri arg

/P.(t)dt

(rj)

К

Непрерывная функция A (t) интенсивности отказов с необходимой степенью точности может быть аппроксимирована кусойно- постоянной функцией.

Пусть в некотором интервале времени (O.t i) интенсивность отказов A (t) - Ai, тогда безотказность изделия P(t) PI. Оптимальный период f контроля работоспособности изделия при этом будет найден так:

/P;(t)dt

ri +тв -Pi(n)

к

Если на следующем интервале времени , A(t) А2, P(t) Р2, тот определится аналогично предыдущему значению, т.е.

По такому алгоритму будет определять- ся оптимальный период контроля работоспособности изделия на всех последующих этапах для всех возможных значений интен10 сивности отказов изделия.

Предлагаемая математическая модель определения оптимального по критерию готовности изделия в условиях изменяющейся надежности этого изделия может, быть

15 реализована алпаратурно.

На чертеже показана схема устройства. Устройство содержит блок 1 умножения, первый сумматор 2, блок 3 нелинейности, блок 4 деления, интегратор 5, первый

20 датчик 6 времени, первый компаратор 7, первый элемент 8 памяти, второй элемент 9 памяти, первый ключ 10, второй ключ 11, третий элемент 12 памяти, первый триггер 13, второй триггер 14, второй датчик 15 вре25 мени, элемент ИЛИ 16, второй сумматор 17 и второй компаратор 18.

Устройство работает следующим образом.

По сигналу Пуск, поступающему с чет30 вертого входа устройства через элемент ИЛИ 16, первый триггер 13 переводится в единичное состояние. По фронту единичного сигнала с выхода первого триггера 13 одновременно начинают работать блок 3 не35 линейности, интегратор 5, первый датчик 6, в третьем элементе 12 памяти запоминается входное значение интенсивности отказов изделия AI (I О для момента сигнала Пуск), второй триггер 14 переводится в

40 нулевое состояние и своим выходным нуль-сигналом приводит второй таймер 15 в нулевое состояние. В блоке 3 нелинейности значение коэффициента AI в показателе степени экспоненты задается величиной

45 сигнала, поступающего с выхода третьего элемента 12 памяти. Значение текущего времени с выхода первого датчика (генератора линейно изменяющегося напряжения) 6 поступает на вход первого сумматора 2 и

50 на вход второго элемента 9 памяти. Значение функции вероятности безотказной ра- . боты изделия Pi(t) за время t с выхода блока 3 нелинейности поступает на вход блока 1 умножения и на вход интегратора 5,

55 t

с выхода которого значение тф| / Pj(x)dx,

о

соответствующее среднему значению времени/ полезного функционирования изделия, если работоспособность изделия

контролировать через время t, поступает на вход блока 4 деления. С первого входа устройства на вход первого сумматора и на вход блока 1 умножения поступает значение параметра te, среднего значения времени восстановления работоспособности изделия в случае обнаружения отказа. Значение TB Pi(t) с выхода блока 1 умножения поступает на вход первого сумматора 2, с выхода которого значение сигнала t + ТЬ 1- - Pi(t) поступает на вход первого элемента памяти и на вход делителя блока 4 деления. Значение сигнала Kri(t) - + +тъ 1-Pi(t)j} с выхода блока 4 деления поступает на вход первого компаратора 7, на вход которого с второго входа устройства поступает значение параметра К3Г, заданного коэффициента готовности изделия. Как только в момент времени tot Kri (t) станет равным К3г/на входе первого компаратора 7 появится управляющий сигнал, который переведет второй триггер 14 в единичное состояние, по переднему фронту единичного управляющего сигнала с выхода второго триггера 14 в первом 8 и во втором 9 элементах памяти запоминается значение сигнала, действующего на их входах в момент времени toi, второй таймер 15 запускается, а первый триггер 13 переводится в нулевое состояние. По спаду единичного управляющего сигнала с выхода первого триггера 13 приводятся в исходное нулевое состояние блок 3 нелинейности, интегратор 5 и первый таймер 6, а третий элемент 12 памяти открывается. В результате оптимальное время контроля работоспособности изделия т t0i с выхода второго элемента 9 памяти через открытый второй ключ 11 поступает на вход второго сумматора 17 и на выход устройства, а значение сигнала т + ( Л) с выхода первого элемента 8 памяти через открытый первый ключ 10 поступает на вход второго компаратора 18. Значение сигнала с выхода второго сумматора 17 поступает на первый вход второго компаратора 18. Как только значения сигналов на входах второго компаратора сравняются, т.е. через время TJ + Т0 1-Pi( Я) после подачи сигнала Пуск, на выходе второго компаратора 18 появится управляющий сигнал-; который через элемент ИЛИ 16 переведет первый триггер 13 в единичное состояние. По единичному управляющему сигналу на выходе первого триггера 13 весь процесс вычисления очередного оптимального времени контроля работоспособности Гн-i повторится. Затем будет вычислено оптимальное время контроля работоспособности изделия Г|+2 и т.д. для всех

поступающих значений At интенсивности отказов до выключения устройства.

Ф о р м у л а и з о б р е т е м и я

Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделия, содержащее датчик времени, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого

подключен к выходу первого блока умножения, первый вход которого и третий вход первого сумматора объединены и являются первым входом устройства, выход первого сумматора соединен с первым входом блока

деления, выход которого подключен к первому входу первого компаратора, выход блокз.нелинейности соединен с вторым входом блока умножения и первым входом интегратора, выход первого элемента памяти

подключен к первому входу первого ключа, выход второго элемента памяти соединен с первым входом второго ключа, выход которого является выходом устройства, первые входы первого и второго элементов памяти

и вторые входы первого и второго ключей объединены, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения путем определения начала контроля работоспособности изделия, в него введены третий

элемент памяти, второй датчик времени, первый и второй триггеры, элемент ИЛИ, второй сумматор и второй компаратор, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу

первого триггера, выход которого соединен с первым входом третьего элемента памяти, с входом датчика времени, с первыми входами блока нелинейности и второго триггера и с вторым входом интегратора, выход которого

подключен к второму входу блока деления, выход второго триггера соединен с вторыми входами второго ключа и первого триггера и с входом второго датчика времени, выход которого подключен к первому входу второго

сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго ключа, а выход - с первым входом второго блока деления, второй вход которого подключен к выходу первого ключа, выход первого сумматора .соединён со вторым входом первого блока памяти, выход первого компаратора подключен ко второ- му входу второго триггера, выход первого датчика времени соединен с вторым входом второго блока памяти, третьего элемента памяти и элемента ИЛИ, вторые входы первого компаратора являются соответственно вторым, третьим и четвертым входами устройства.