Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделий Советский патент 1993 года по МПК G07C3/08 

ел

с

Цель: расширение области применения устройства. Сущность изобретения:.устройство содержит датчик 1 времени, блоки 2, 24, 30 нелинейности, сумматоры 3, 12, элементы 4,5, 6 памяти, ключи 7,16,17,-26, блок 8 деления, блоки 9, 11 умножения, интегратор 10, элемент 13 задержки, компараторы 14, 20, 21, 22, 28, одновибратор 15, элемент ИЛИ 18, генераторы 19 , 27 линейно изменяющегося напряжения, элементы НЕ 23. 31, 33, дифференцирующий элемент 25, элементы И 29, 32, 34. 1 ил.

со

о о Јь

ON VJ

Т

гТ

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам контроля, и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальные моменты времени начала проведения технического обслуживания изделий, обеспечивающие максимум вероятности того, что изделие к началу применения по назначению будет работоспособно.

Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет определения оптимального времени начала технического обслуживания изделия, обеспечивающего максимум вероятности того, что к началу применения по назначению изделие будет находиться в работоспособном состоянии.

Изделия в процессе эксплуатации могут находиться в различных состояниях: работоспособном, когда изделие используется или может быть использовано по целевому назначению, в состоянии отказа, а также в состоянии технического обслуживания, когда изделие не может выполнять целевое назначение. Естественным стремлением обслуживания является стремление привести изделие в работоспособное состояние к началу его целевого применения. Для выполнения этого важным является выбор момента подготовки технического обслуживания изделия при запланированном моменте начала применения. Слишком ранее начало подготовки (технического обслуживания изделия) приводит к тому, что обслуженное изделие будет долго ожидать начала применения, следовательно, может на этом временном интервале отказать и к моменту применения окажется неработоспособным, Слишком позднее начало подготовки сопряжено с опасностью не успеть ее завершить и тогда опять изделие к началу применения окажется неработоспособным.

Возможны отказы, устранение которых потребует времени больше, чем его осталось до начала работы изделия. Таким образом, существует некоторый оптимальный момент начала обслуживания изделия, обеспечивающий максимум вероятности того, что изделие к заданному времени будет готово к работе. Предлагаемое устройство обеспечивает нахождение такого момента начала обслуживания изделия.

Известно, что в момент времени tH запланировано использование изделия по целевому назначению.

Известно также, что в процессе эксплуатации изделия оно периодически подвергается техническому обслуживанию, которое включает в себя контроль и управление состоянием изделия. Интервал времени tH между моментом t« окончания по: следнего технического обслуживания (периодического) и началом т.н функциониро- 5 вания изделия по целевому назначению определим соотношением тн tH -1. На этом интервале гн необходимо определить оптимальный по выбранному критерию момент Ь начала обслуживания изделия, т.н -10 Т0,

Тогда планируемый интервал времени между предшествующим периодическим обслуживанием и моментом начала подготовки изделия к работе будет to -1« гили гн- - f о т.

5 Существует большой класс изделий, для которых время безотказной работы и восстановления с достаточной для практики степенью точности можно описывать экспоненциальным распределением. Будем счи0 тать, что отказ обнаруживается только при обслуживании изделия в результате его работоспособности. Считаем также, что после обслуживания изделие находится в работоспособном состоянии (т.е. обновляется).

5 Вероятность того, что в момент времени тн начала функционирования изделие будет работоспособным Р( Т0) определим как сумму двух вероятностей:

Pi Р( гн) - вероятность того, что изде0 лие за время гн не откажет, и

Рг 1 - Р(т) Jj° P( r0-Z)dG(t)вероятность того, что при обслуживании из- 5 делия будет обнаружен отказ и до запланированного начала работы изделие не откажет, т.е.

P(f0) Р(гн) -Р(т) Ј° P(T0-t)dG(t).

0 При этом G(to) есть вероятность того, что изделие будет восстановлено за время t, tb tH-to, t€(to, tH).

В связи с изложенным задачу поиска 5 оптимального времени начала проведения обслуживания изделия запишем в следующем виде:

r0 argmax Р( г0); г г н - г Гн задано.

0 На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 времени, первый блок 2 нелинейности, первый сумматор 3, первый 4, второй 5 и третий 6 эле- 5 менты памяти, первый ключ 7, блок 8 деления, первый блок 9 умножения, интегратор 10, второй блок 11 умножения, второй сумматор 12, элемент 13 задержки, первый компаратор 14, одновибратор 15, второй ключ 16, третий ключ 17, элемент ИЛИ 18,

первый генератор 19 линейно-изменяющегося напряжения, второй 20, третий 21 и четвертый 22 компараторы, первый элемент НЕ 23, второй блок 24 нелинейности, дифференцирующий элемент 25, четвертый ключ 26, второй генератор 27 линейно изменяющегося напряжения, пятый компаратор 28, первый элемент И 29, третий блок 30 нелинейности, второй элемент НЕ 31, второй элемент И 32, третий элемент НЕ 33 и третий элемент И 34.

Устройство работает следующим образом. По сигналу Пуск, поступающему с второго входа устройства через элемент ИЛ И 18, одновременно запускаются в работу датчик 1 времени, первый генератор 19 линейно-изменяющегося напряжения и первый блок 2 нелинейности. Датчик 1 времени задает в порядке возрастания с шагом Ат последовательность возможных значений интервалов времени T0j между обслуживанием и плановым началом работы изделия:

TOJ foj-1 + Ar; j 1,2,3,...;т 0 0

Первый блок 2 нелинейности формирует функцию вероятности безотказной работы P(t) изделия для экспоненциального закона распределения с постоянной интенсивностью отказовДРф , которая с его выхода поступает на первые входы первого 4, второго 5 и третьего 6 элементов памяти. Первый генератор 19 линейно изменяющегося напряжения формирует на выходе сигнал Увых t, который поступает на вторые входы второго 20, четвертого 22 и на первый вход третьего 21 компараторов. С первого входа устройства на первый вход второго компаратора 20 и на второй вход первого сумматора 3 поступает значение параметра гн. Сигнал Т0 с выхода датчика 1 времени поступает на первый вход сумматора Зина первые входы четвертого 22 и пятого 28 компараторов. Значение тн TOJ с выхода первого сумматора 3 поступает на второй вход третьего компаратора 21 и на второй вход второго ключа 16. В компараторах 20, 21 и 22 сравниваются сигналы на их входах. Пока сигнал на первом входе меньше, чем на втором (для третьего компаратора 21 наоборот), на выходе компаратора будет управляющий сигнал. Как только значение сигнала на втором входе станет больше либо равно значению сигнала на первом входе, на выходе компаратора станет нулевой сигнал. Таким образом, управляющий сигнал на выходе второго компаратора 20 станет равным нулю (отсутствие управляющего

сигнала) через время гн после включения в работу датчика 1 времени, первого генератора 19 линейно-изменяющегося напряжения и первого блока 2 нелинейности, на

выходе третьего компаратора 21 - через время Гн т oj, на выходе четвертого компаратора 22 - через время Т0. Управляющий сигнал с выхода второго компаратора 20 поступает на входы второго 24 и третьего 30

блоков нелинейности, второго генератора 27 линейно изменяющегося напряжения, на первые входы первого элемента 4 памяти,интегратора 10 и через первый элемент НЕ 23 на второй вход первого элемента И

окончания действия управляющих сигналов (импульсов) с выходов компараторов 20, 21 и 22 на выходе первого элемента 4 памяти будет сигнал Р( тн), на выходе второго элемента 5 памяти будет сигнал Р( т$ Р( т r0j), на выходе третьего элемента 6 памяти будет сигнал Р( r0j), которые поступают соответственно на первый вход второго сумматора 12, на первый вход второго блока 11 умножения и на первый вход первого ключа

нелинейности формируется функция G(t) вероятности восстановления работоспособности изделия, в третьем блоке 30 нелинейности формируется функция P(t) вероятности безотказной работы изделия за

время t, на выходе второго генератора 27 линейно изменяющегося напряжения формируется значение Увых t.

Сигнал G(t) с выхода второго блока 24 нелинейности поступает на вход дифференцирующего элемента 25, с выхода которого значение dG(t) поступает на второй вход четвертого ключа 26. Сигнал P(t) с выхода третьего блока 30 нелинейности поступает на второй вход блока 8 деления. Управляющий

сигнал (импульс) на выходе пятого компаратора 28 образуется аналогично сигналам на выходах компараторов 20, 21 и 22, т.е. срез импульса с выхода пятого компаратора 28 будет в момент времени т + TOJ или через

время r0j после среза импульса на выходе второго компаратора 20. На выходе первого элемента И 29 образуется импульс, фронт которого будет в момент времени г н, а срез будет в момент времени гн + zbj, т.е. будет

импульс длительностью Tbj, который поступает на второй вход первого ключа 7, на первый вход четвертого ключа 26 и на вход одновибратора 15. Сигнал с выхода первого ключа 7 поступает на первый вход блока 8 деления, с выхода которого сигнал Р( 70j)/P(t) P( TOJ - t) (для экспоненциального закона) поступает на первый вход первого блока 9 умножения, на второй вход которого поступает сигнал dG(t). Значение Р( Т0 - t)dG(t) с выхода первого блока 9 умножения поступает на информационный вход интегратора 10, с

Т0

выхода которого значение /о Р( r0j - t)dG(t)

поступает на второй вход второго блока 11 умножения и на третий вход второго суммаToj

тора 12. Значение Р( ц) /о Р( r0j - t)dG(t) с

выхода второго блока 11 умножения через второй элемент НЕ 31 поступает на второй вход второго сумматора 12. Результат слоTOJжения PJ Р( гн) + 1 - Р( г)) /QP(T0j - t)dG(t) с

выхода второго сумматора 12 поступает на второй вход первого компаратора 14,на второй вход третьего ключа 17 и на первый вход элемента 13 задержки. С выхода элемента 13 задержки на первый вход первого компаратора 14 поступает сигнал PJ-I предыдущего цикла вычислений (для момента включения PJ-I 0). По срезу импульса с выхода первого элемента И 29 запускается одновибратор 15, с выхода которого одиночные импульсы поступают на первые входы второго 32 и третьего 34 элементов И. Сигнал с выхода первого компаратора 14 поступает на второй вход второго элемента И 32 и через третий элемент НЕ 33 на второй вход третьего элемента И 34.

В первом компараторе 14 сравниваются между собой два значения PJ и PJ-I. Если в результате сравнения окажется, что PJ больше PJ-I, то на выходе первого компаратора будет управляющий сигнал, который с выхода второго элемента И 32 поступает на первый вход элемента ИЛИ 18 и с выхода элемента ИЛИ 18 на входы датчика 1 времени, первого генератора 19 линейно изменяющегося напряжения, первого блока 2 нелинейности, на второй вход элемента 13 задержки, и весь цикл вычислений повторяется, но уже с новым значением r0j+i интервала времени. Если окажется, что PJ меньше либо равно Pj -1, то управляющий сигнал появится на выходе третьего элемента И 34, который поступает на первые входы второго 16 и третьего 17 ключей. В результате на первом выходе устройства будет оптимальное время т - г0 г начала обслуживания изделия, обеспечивающее максимум вероятности того, что к моменту планового начала применения изделие будет работо- способно, а на втором выходе устройства будет значение Р Pj(TOJ) этой вероятности. На этом работа устройства заканчивается.

Положительный эффект, который дает

изобретение, заключается в повышении готовности изделия за счет выбора оптимального времени обслуживания (подготовки) изделия к применению по назначению. Экономический эффект, который может

быть получен от внедрения изобретения, можно оценить величиной Э предотвращенного ущерба с помощью соотношения Э С( т) - С( т), где С( т) - потери,получаемые при эксплуатации изделия, если период обслуживанияг выбирается не оптимально; С( t)- потери, возникающие при оптимальном по критерию готовности г периоде обслуживания изделия. При этом всегда выполняется неравенство С(т С(г).

Формула изобретения Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделий, содержащее второй блок умножения, второй сумматор, датчик времени, выход которого связан с первым входом сумматора, одновибратор, первый, второй и третий элементы памяти, первые входы которых объединены, выход третьего элемента памяти подключен к первому входу первого ключа, интегратор, блок деления, выход которого соединен с первым входом первого блока умножения, элемент задержки, выход которого подключен к первому

входу первого компаратора, второй вход которого объединен с первым входом элемента задержки, второй и третий ключи, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами устройства, первые входы

второго и третьего ключей объединены, входы датчика времени и первого блока нелинейности объединены, отличающее- с я тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет определения начала проведения технического обслу- живания изделия, в него введены первый-третий элементы И, второй-пятый компараторы, первый-третий элементы НЕ, элемент ИЛИ, второй и третий блоки нелинейности, дифференцирующий элемент, первый и второй генераторы линейно изменяющегося напряжения и четвертый ключ, выход датчика времени подключен к первым входам четвертого и пятого компараторов, выход последнего соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к первому входу четвертого ключа, к второму входу первого ключа и к входу одновибратора, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого подключен к первому входу третьего ключа, и с первым входом второго элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход кото- рого соединен с входом датчика времени, с вторым входом элемента задержки, с входом первого генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого подключен к первому входу третьего компа- ратора и к вторым входам четвертого и второго компараторов, выход последнего соединен с входами первого элемента НЕ, второго генератора линейно изменяющегося напряжения, второго и третьего блоков нелинейности, с первым входом интегратора и с вторым входом первого элемента памяти, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, выход которого соединен с вторым входом первого компа- ратора и с вторым входом третьего ключа, выход первого ключа подключен к первому входу блока деления, второй вход которого соединен с выходом третьего блока нелинейности, выход первого сумматора под- ключей к вторым входам второго ключа и

третьего компаратора, выход которого соединен с вторым входом второго элемента памяти, выход которого подключен к первому входу второго блока умножения, выход которого через второй элемент Н Е соединен с вторым входом второго сумматора, выход второго блока нелинейности через дифференцирующий элемент подключен к второму входу четвертого ключа, выход которого соединен с вторым входом первого блока умножения, выход которого соединен с вторым входом интегратора, выход которого подключен к второму входу второго блока умножения и к третьему входу второго сумматора, выход первого элемента НЕ соединен с вторым входом первого элемента И, выход четвертого компаратора подключен к второму входу третьего элемента памяти, выход второго генератора линейно изменяющегося напряжения соединен с вторым входом пятого компаратора, выход первого компаратора подключен к второму входу второго элемента И и через третий элемент НЕ - к второму входу третьего элемента И, выход первого блока нелинейности соединен с первым входом первого элемента памяти, первый вход второго компаратора и второй вход первого сумматора объединены и являются первым входом устройства, второй вход элемента ИЛИ является вторым входом устройства.