Устройство для определения комплекта запаса технической системы Советский патент 1993 года по МПК G06F15/46 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть исполь- эовано для определения количества запасных блоков с учетом их надежности и скорости влияния на определяющий параметр технической системы при наложении ограничений на стоимость ЗИП.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет учета различного влияния отказов технической системы на скорость изменения ее определяющего параметра путем учета влияния показателей надежности запасных элементов при наложении ограничений на их суммарную стоимость.

Сущность изобретения заключается в том, что по значению определяющего параметра F (xi,...,xn) как функции значений сигналов на выходах конструктивных блоков

определяется скорость Vi изменения определяющего параметра в зависимости от со- стояния конструктивного блока. Вычисляется вес Zn каждого блока технического устройства по степени его влияния на скорость Vi изменения определяющего параметра и вес Z2i по доле надежности каждого блока в технической системе

00

00

о го со

Z2I

Д

п

z л

i 1

гдеД - интенсивность отказов 1-го блока технической системы.

Для определения обобщенного веса, учитывающего и Zi и Zz, используется одно из выражений (1) или (2) в зависимости от того, какому фактору отдается в данном случае предпочтение

Zo6l Zn + К Zzi

1 4-K

(D

либо

Zo6i

Z2i + К Zn

(2)

1 -f К где К- постоянный коэффициент 0,1.

При К 0 обобщенный вес блока Z06i равен либо Zi либoZ2; при К 1 Z06i является среднеарифметическим от Zn и Z2i; при К (0,1) предпочтение отдается одному из весов Zi или 2.2. Общее количество запасных

п блоков будет равно М 2 mi/Ci. Поскольку

i 1

значения mi могут оказаться не целочисленными, на первом этапе оптимизации выбирается mi, а затем оставшаяся часть суммарной стоимости Си сравнивается поочередно с Ci, .... Сп. Если выполняется условие Си Ci, то в комплект запаса добавляется один блок первого вида, если выполняется условие Си Ci, то проверяется условие Си С2 и т.д. Аналогичным образом производится проверка всех остальных блоков.

Для первого элемента количество возможных ситуаций равно 21(Сц Ci, Си Ci), для второго элемента - 22(Cn-Ci С2, Cn-Ci С2. Си Сз, Си С2), для третьего элементе - 23(Cn-Ci-C2. Сз, Cn-Ci3.C3, Сп-Сг -Сз. СцЈСз)ит.д.

Существенные отличия заключаются в том, что введение группы блоков задания интенсивности отказов блоков технической системы, третьего сумматора и группы третьих блоков деления позволяет вычислить вес 1-го блока по надежности, введение первой и второй группы коммутаторов определяет выбор приоритета в обобщенном весе Zo6 либо Zi, либо Z2, введение третьих блоков умножения, второй группы сумматоров, блока задания весового коэффициента К, четвертого сумматора и четвертой группы блоков деления обеспечивает вычисление Zo6i, чем и достигается цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет учета показателей надежности блоков технической системы при комплектовании ЗИП.

На фиг. 1, 2, 3 представлена схема устройства для управления выполнением групповых операций при определении комплекта запаса технической системы.

Устройство содержит: группу блоков задания определяющего параметра 1i-1n. первый сумматор 2, первую группу блоков деления 3i-3n, группу блоков задания интенсивности отказов 4i-4n. третий сумматор 5, третью группу блоков деления , первую группу коммутаторов 7i-7n. третью

группу блоков умножения , вторую группу сумматоров 9i-9n, четвертую группу блоков деления 10i-10n, первую группу блоков умножения 111-11 п. вторую группу коммутаторов 12i-12n, блок задания весового коэффициента 13, четвертый сумматор 14, группу блоков задания стоимостей элементов 15i-15n, вторую группу блоков деления 16i-16n, группу блоков выделения целочисленного значения 17i-17n, блоки умножения 18i-18n второй группы, второй сумматор 19, блок вычитания 20, блок задания суммарной стоимости 21, группу блоков сравнения 22i-22n, блок задания

единичного напряжения 23. группу ключей 24i-24n, первую группу сумматоров , группу аналого-цифровых преобразователей 26i-26n, группу блоков индикации 27i-27n, группу элементов НЕ ,

группу элементов И 29i-29n, группу аналоговых коммутаторов , n групп блоков вычитания , группу блоков элементов И 32i-32n.

Выходы блоков вычитания 31 каждой 1-й

группы связаны с входами уменьшаемых соответствующих блоков вычитания 31 (1+1)- группы, с информационными входами соответствующих аналоговых коммутаторов 30i группы, выход каждого блока задания

стоимостей элементов 15| соединен с входом делителя соответствующего блока деления 16i второй группы, с входом первого сомножителя соответствующего блока умножения 18i второй группы, с входами вычитаемого всех блоков вычитания 1-й группы , а также с вторым входом соответствующего блока сравнения 22| группы, выходы каждого блока элементов И 32i группы связаны с соответствующими управляющи

ми входами, кроме п-го, соответствующих

аналоговых коммутаторов 30i группы, входы каждого блока элементов И 32| группы соединены с выходами соответствующих элементов НЕ 28i группы и блоков сравнения

5 22| группы, n-й управляющий вход каждого аналогового коммутатора 30| группы подключен к выходу соответствующего элемента И 29i группы, первый вход которого через соответствующий элемент НЕ 28i группы со0 единен с выходом соответствующего блока сравнения 22| группы, выход которого через соответствующие последовательно соединенные ключ 24| группы, сумматор 25i первой группы и аналого-цифровой

5 преобразователь 26i группы подключен к входу соответствующего блока индикации 27| группы, первые входы всех блоков сравнения 22| группы, кроме первого, связаны с выходами соответствующих аналоговых коммутаторов 30i группы, выход блока вычитания 20 соединен с первым входом первого блока сравнения 22т, с n-ми информационными входами всех аналоговых коммутаторов 30 группы и с первыми входами всех п-х блоков вычитания 31 всех групп, информационные входы всех ключей 24 группы подсоединены к выходу блока задания единичного напряжения, вторые входы сумматоров 25| первой группы связаны с выходами соответствующих блоков выделения целочисленного значения 11 группы, соединенными также через блоки умножения 181 второй группы и второй сумматор 19с входом вычитаемого блока вычитания 20, вход уменьшаемого которого соединен с выходом блока задания суммарной стоимости 21, связанным также с входами первых сомножителей блоков умножения 11| первой группы, входы делимых блоков деления 3i первой группы подключены к выходам соответствующих блоков 1i задания зависимостей определяющего параметра от состояния функциональных элементов групп и к входам слагаемых первого сумматора 2, выход которого соединен с входами делителей блоков деления 3i первой группы, выходы блоков умножения 11| первой группы через соответствующие блоки деления 16i второй группы подключены к входам соответствующих блоков выделения целочис- ленного значения 17| группы, выход каждого элемента И 29i группы, кроме последнего, соединен с вторым входом следующего элемента И 29i+i группы, выходы блоков задания интенсивности отказов запасных элементов 4i группы соединены с входами слагаемых третьего сумматора 5 и со входами делимых блоков деления 6i третьей группы, выход третьего сумматора 5 связан с входами делителей блоков деления 6i третьей группы, выходы которых подключены к первым информационным входам коммутаторов первой 7i и второй 12i групп, вторые информационные входы которых подключены соответственно к выходам блоков деления 3| первой группы, выходы коммутаторов 1 первой группы связаны с входами первых сомножителей блоков умножения 8i третьей группы, выходы коммутаторов 12| второй группы соединены с входами первых слагаемых сумматоров 9i второй группы,входы вторых слагаемых которых подключены соответственно к выходам блоков умножения 8i третьей группы, выходы сумматоров 9i второй группы связаны с входами делимых блоков деления 10i четвертой группы, входы делителей которых соединены с выходом четвертого сумматора 14, а выходы блоков деления 10i четвертой группы подключены к входам вторых сомножителей блоков умножения 11| первой группы, выход блока задания весового коэффициента соединен с входами вторых сомножителей блоков умножения 8| третьей

группы и с входом первого слагаемого четвертого сумматора 14. вход второго слагаемого которого связан с выходом блока задания единичного напряжения 23, управляющие входы коммутаторов первой 7г и

второй 12| групп являются соответствующими входами устройства.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии в блоки 1i-1n записаны значения F(xi,.... хп), в блоки 4i-4n

- значения AI - An, в блоках установлены напряжения U15i,..., U15n пропорциональные Ci, .... Cn, в блоке 13 записана величина коэффициента К, в блоке 21 установлено напряжение UЈ пропорциональное С2; , коммутаторы 7i-7n и 12i-12n установлены в положения согласно приоритетам заданных формулой (1) либо (2) и коммутируют на свой выход либо сигнал 2ц либо Z2i. Для формулы (1) на выходах коммутаторов - Z2i. 12i-12n - Zii. для формулы (2) - наоборот.:

После включения устройства напряжения на выходах блоков 1i-1n пропорциональны д F/d xi,... д F/д Хп соответственно. Напряжения с выходов блоков 1 и поступают соответственно на входы блоков 2, 5 и на первые входы блоков деления 3i-3n, 6i-6n. с выходов блоков 2,5 напряже1п

ния пропорциональные .d F/d xi и 2 Л

: 1 1

подаются на вторые входы соответствующих блоков деления 3i и 6i, на выходах которых напряжения будут пропорциональны

ЭР, Д ЭР , частным ,,

соответственно, т.е. проЛ/Zi 1

порциональны весу (Zu), с которым 1-й блок влияет на скорость изменения определяющего параметра, и относительной интенсивности отказов (Z2i). Напряжения с выходов блока 3i, 61 поступают на входы

соответствующих им коммутаторов Zi, 12i и затем, в зависимости от их исходного положения, на выходах коммутаторов 7i, 12i установятся напряжения, пропорциональные либо Zti либо Z2i. Группами блоков и

9i-9n совместно с блоком 13 формируются напряжения, пропорциональные числителям заданной формулы. Сигнал, пропорци- ональный знаменателю формулы, формируется блоками 1,3,14,23 и подается на вторые входы блоков 10i-10n- В этих блоках производится деление и напряжения, пропорциональные Zi, с их выходов поступают на вход соответствующих блоков умножения 111-11 п, на вторые входы которых с блока 21 подается напряжение U 2 . Тогда с выходов блоков 111-11 п снимаются напряжения, пропорциональные ZrCЈ. т.е. напряжения, пропорциональные той части суммарной стоимости и надежности комплекта запаса, которая отводится для комплектации i-x блоков. В блоках 16i-16n это напряжение делится на напряжения Usi, пропорциональные Ci и подаваемые на второй вход блоков 16i-16n с блоков 15i-15n. Таким образом, на выходах блоков

Zi-CЈ напряжение пропорционально

необходимому количеству запасных блоков I- го вида. Однако это значение может быть нецелочисленным. Поэтому в блоках 17i-17n выделяются напряжения, пропорциональные целой части, которые затем перемножаются в соответствующих блоках 18i-18n с напряжениями Uisi, .... Uisn соответственно. С выходов блоков эти напряжения поступают на соответствующие входы сумматора 19, на выходе которого напряжение UЈ19 пропорционально

суммарной стоимости целочисленного количествах запасных блоков для сложной технической системы. Напряжения U Ј19 и U подаются на соответствующие входы

блока 20, напряжение на выходе которого равно разности UЈ , пропорциональной разности между суммарной допустимой стоимостью комплекта запаса и суммарной стоимостью целочисленного количества запасных блоков всех типов. Оставшаяся часть стоимости Un U 2 -U Ј19 используется для дополнительного комплектования запасов блоками, для которых

п выполняются условия Un ZUsi.

1 1

Напряжение Uao подается на первый вход блока 221, на второй вход которого подается напряжение Uisi пропорциональное стоимости первого блока. При выполнении условия U20 U151 на выходе блока 221 появляется потенциал логической единицы, который открывает ключ 24i, разрешая тем самым подачу потенциала логической единицы с блока 23 на второй вход сумматора 25i, на первый вход которого подается напряжение с блока 17i. С выхода блока 25i напряжение после аналого-цифрового преобразователя 261 подается на блок 27i, где отображается оптимальное количество запасных блоков первого типа, равное значению на выходе блока 17i плюс один. Напряжение логической единицы с выхода блока 221 подается также на первый управляющий

вход аналогового коммутатора 30i, на втором управляющем входе которого - потенциал логического нуля, так как выполняется условие Си Ci. Следовательно, на выход коммутатора 301 будет скоммутировано напряжение с выхода блока 311, пропорциональное разности Сц-Ci. Это напряжение сравнивается в блоке 22а с напряжением U152. пропорциональным С2. Если выполняется условие Uao-Uisi Ui52. то на выходе

блока 222 - потенциал логической единицы, который аналогичным образом открывает ключ 242 и на блоке 272 отобразится количество запасных блоков, равное значению в блоке 172, увеличенному на единицу.

Напряжение с выхода блока 222 подается также на первый вход элемента 3221, на второй вход которого подается напряжение логической единицы с блока 22i. С выхода блока 322 на первый вход аналогового коммутатора 302 подается потенциал логической единицы. На втором, третьем и четвертом входах коммутатора 30z напряжение отсутствует, так как на втором входе элементов И 3222.3223 и на выходе элемента

И 292 - напряжение логического нуля. Следовательно, на выходе коммутатора 302 будет скоммутировано напряжение с выхода блока 3121. пропорциональное Cn-Ci-Qj, т.е. напряжение U20-Ui5i-Ui52. Это напряжение сравнивается в блоке 22з с напряжением U153. Если выполняется условие

2

U20 - 2 U151) Ui53, устройство работает

.1 1 аналогичным образом до тех пор, пока не

п

нарушится условие Ifeo - 2 Uisi Uis m+i.

1 1

Если выполняется условие U20 Uisi, то на выходе блока 221 присутствует потенциал логического нуля, ключ 24i закрыт и в блоке 27i отобразится количество запасных блоков первого вида, равное значению в блоке 17i. С выхода блока 28i потенциал логической единицы подается на второй

вход коммутатора 30i, следовательно, на его выходе будет скоммутировано напряжение 1)20, которое в блоке 222 сравнивается с

U152. При ВЫПОЛНеНИИ УСЛОВИЯ U20 U152

открывается ключ 242, и на блоке 272 отобра- зится количество запасных блоков второго вида, равное значению в блоке 172, увеличенному на единицу.

Напряжения логической единицы с выхода блоков 28i и 222 подаются на входы

элемента И 3222, и с его выхода - на третий управляющий вход коммутатора 302. На остальных управляющих входах коммутатора ЗОа напряжение отсутствует, так как на втором входе блока 3121. первом входе блока 3123 и выходе элемента И 292 - потенциалы логических нулей. На выходе коммутатора ЗОа скоммутировано напряжение с выхода блока 3122, равное разности U2(HJi52, которая сравнивается в блоке 22а с Ui53.

В дальнейшем устройство работает аналогичным образом. Если выполняется условие U20 U152, то напряжением с выхода элемента И 292 по четвертому управляющему входу коммутатора 302 на первый вход блока 22з коммутируется напряжение U20. которое сравнивается с Ui53. По результатам сравнения определяется возможность или невозможность дополнения комплекта запаса одним запасным блоком третьего вида. В дальнейшем алгоритм работы устройства не меняется до тех пор, пока не будет проверена возможность доукомплектова- ния по всем видам блоков.

Формула изобретения

Устройство для определения комплекта запаса технической системы, содержащее группу блоков задания зависимостей определяющего параметра от состояния функци- ональных элементов, первую группу сумматоров, два сумматора, две группы блоков умножения, группу блоков задания сто- имостей элементов, блок задания суммарной стоимости, две группы блоков деления, группу блоков выделения целочисленного значения, группу блоков сравнения, группу блоков элементов И, блок задания единичного напряжения, группу ключей, группу аналого-цифровых преобразователей, группу элементов НЕ, группу элементов И, группу аналоговых коммутаторов, блок вычитания, п групп блоков вычитания и группу блоков индикации, выходы блоков вычитания каждой 1-й группы связаны с входами уменьшаемых соответствующих блоков вычитания (1+1}-й группы, с

информационными входами соответствующих аналоговых коммутаторов группы, выход каждого блока задания стоимостей элементов соединен с входом делителя соответствующего блока деления второй груп- пы, с входом первого сомножителя соответствующего блока умножения второй группы, с входами вычитаемого всех блоков вычитания 1-й группы, а также с вторым входом соответствующего блока сравнения группы, выходы каждого блока элементов И групп связаны с соответствующими управляющими входами, кроме n-го, соответствующих аналоговых коммутаторов групп.

входы каждого блока элементов И группы соединены с выходами соответствующих элементов НЕ группы и блоков сравнения группы, n-й управляющий вход каждого аналогового коммутатора группы подключен к выходу соответствующего элемента И группы, первый вход которого через соответствующий элемент НЕ группы соединен с выходом соответствующего блока сравне0 ния группы, выход которого также через соответствующиепоследовательносоединенные ключ группы, сумматор первой группы и аналого-цифровой преобразо- ватель группы подключен к входу

5 соответствующего блока индикации группы, первые входы всех блоков сравнения группы, кроме первого, связаны с выходами соответствующих аналоговых коммутаторов группы, выход блока вычитания соединен с

0 первым входом первого блока сравнения, с n-ми информационными входами всех аналоговых коммутаторов группы и с первыми входами всех п-х блоков вычитания всех групп, информационные входы всех ключей

5 группы подсоединены к выходу блока задания единичного напряжения, вторые входы сумматоров первой группы связаны с выходами соответствующих блоков выделения целочисленного значения группы, соеди0 ненными также через блоки умножения второй группы и второй сумматор с входом вычитаемого блока вычитания, вход уменьшаемого которого соединен с выходом блока задания суммарной стоимости,

5 связанным также с входами первых сомножителей блоков умножения первой группы, входы вторых сомножителей которых связаны с выходами соответствующих блоков деления первой группы, входы делимых

0 которых подключены к выходам соответствующих блоков задания зависимостей опре- деляющего параметра от состояния функциональных элементов группы и к входам слагаемых первого сумматора, выход

5 которого соединен с входами делителей блоков деления первой группы,выходы блоков умножения первой группы через соответствующие блоки деления второй группы подключены к входам соответствующих

0 блоков выделения целочисленного значения группы, выход каждого элемента И группы, кроме последнего, соединен с вторым входом следующего элемента И группы, отличающееся тем, что, с целью

5 расширения функциональных возможностей устройства за счет учета различного влияния отказов элементов технической системы на скорость изменения ее определяющего параметра путем учета влияния показателей надежности запасных элементов при наложении ограничений на их суммарную стоимость, в устройство введены блоки задания интенсивности отказов запасных элементов, первая и вторая группы коммутаторов, третья группа блоков умножения, вторая группа сумматоров, третья и четвертая группы блоков деления, блок задания весового коэффициента и третий и четвертый сумматоры, выходы блоков задания интенсивности отказов запасных элементов группы соединены с входами слагаемых третьего сумматора и с входами делимых блоков деления третьей группы, выход третьего сумматора связан с входами делителей блоков деления третьей группы, выходы которых подключены к первым информационным входам коммутаторов первой и второй групп, вторые информационные входы которых подключены соответственно к выходам блоков деления первой группы, выходы коммутаторов первой группы связаны с входами первых

0

5

0

сомножителей блоков умножения третьей группы, выходы коммутаторов второй группы соединены с входами первых слагаемых сумматоров второй группы, входы вторых слагаемых которых подключены соответственно к выходам коммутаторов первой группы, выходы сумматоров второй группы связаны с входами делимых блоков деления четвертой группы, входы делителей которых соединены с выходом четвертого сумматора, а выходы блоков деления четвертой группы подключены к входам вторых сомножителей блоков умножения первой группы, выход блока задания весового коэффициента соединен с входами вторых сомножителей блоков умножения третьей группы и с входом первого слагаемого четвертого сумматора, вход второго слагаемого которого связан с выходом блока задания единичного напряжения, управляющие входы коммутаторов первой и второй групп являются соответствующими входами устройства.

Использование: вычислительная техника для определения оптимального объема запасных блоков к технической системе путем моделирования, процесса выхода из строя, замены и повторных отказов ее элементов. Сущность изобретения: устройство содержит 6 блоков задания различных расчетных параметров моделируемой системы. 6 сумматоров и их группы, 4 блока деления и их группы, 2 коммутатора, 3 блока умножения и их группы, группу блоков выделения целочисленного значения, блок и ряд групп блоков вычитания, группу блоков сравнения, группу ключей, группу аналого-цифро-. вых преобразователей, группу блоков индикации, группу элементов НЕ, группу элементов И, группу аналоговых коммутаторов, группу блоков элементов И, за счет чего обеспечивается учет влияния отказов системы на скорость изменения ее определяющего параметра путем учета влияния показателей надежности запасных элементов при ограничении их на суммарную стоимость. 3 ил. fe

Фи.. /

К 30

6

8

Фиг.З