Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделия Советский патент 1982 года по МПК G07C3/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО ПЕРИОДА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальные периоды контроля и технического обслуживания изделий, а также запас ограниченного ресурса, необходимый для активного существования изделий в течение заданного времени. По основному авт. св. № 758210 известно устройство, содержащее датчик времени, первый вход которого через блок нелинейности и интегратор соединен с первым входом, а через первый блок умножения, сумматор и блок деления, вторые входы которых являются входами устройства, с вторым входом второго блока умножения, выход которого непосредственно и через первый и второй регистры связан с двумя входами блока сравнения, один выход которого является входом датчика времени, а другой связан с разрещающим входом элемента совпадения, через который второй выход датчика времени соединен с выходом устройства, позволяет определить оптимальные сроки технического обслуживания изделий 1. Недостатком данного устройства является невозможность определения величины ограниченного ресурса, необходимого для .активного функционирования изделия в течение заданного времени. Цель изобретения - повышение информативности устройства, за счет определения величины ограниченного ресурса, необходимого для активного функционирования изделия в течение заданного времени. Указанная цель достигается тем, что в устройство введены второй блок деления, третий блок умножения, второй сумматор и четвертый блок умножения, первые входы второго сумматора, третьего блока умножения и второго блока деления подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам устройства, выход третьего блока умножения связан с вторым входом второго сумматора, выход которого подключен к первому входу четвертого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока деления, выход элемента И подключен к вторым входам второго блока деления и третьего блока умножения, выход четвертого блока умножения соединен с вторым выходом устройства.

Все материальные объекты (изделия)- это объекты, имеющие ограниченный ресурс, который ими расходуется в процессе функционирования. Считаем, что изделие прекращает целевое функционирование, когда у него израсходуется ресурс или наступит отказ.

Введем определения.

Время жизни Т - есть время, в течение которого изделие выполняет целевое назначение при условии его абсолютной надежности. При этом ресурс расходуется только на целевое функционирование изделия.

Время полезного функционирования изделия Тф - есть время жизни, уменьщенное на величину времени, в течение которого изделие не может выполнять целевое назначение из-за отказа или технического обслуживания. Ограниченный ресурс расходуется в этом случае на целевое функционирование, на функционирование изделия в состоянии отказа и на техническое обслуживание.

Время активного существования Т - это время, в течение которого изделие выполняет не только целевое назначение (функционирует полезно), но и находится в состоянии отказа, контроля и технического обслуживания. При этом ресурс расходуется как на полезное функционирование изделия, так и на его функционирование в состоянии отказа и в состоянии технического обслуживания.

Так как момент наступления отказа в изделии случаен, то время его полезного функционирования в общем случае является случайной величиной.

Если не проводить технического обслуживания изделия, то время, в течение которого оно может полезно функционировать, будет соответствовать времени полезного функционирования изделия до отказа. Повышение числа сеансов контроля и технического обслуживания увеличивает время полезного функционирования изделия за счет устранения отказов, но, с другой стороны, повышает расход ресурса на техническое обслуживание, что сокращает ресурс на целевое функционирование. Из этого следует, что существует некоторый период между техническими обслуживаниями, доставляющий максимум времени полезного функционирования изделия.

Пусть изделие обладает запасом ограниченного ресурса R. В режиме нормального функционирования и в состоянии отказа изделие в среднем расходует в единицу времени с единиц ресурса. Если в результате каждого сеанса контроля и технического обслуживания изделия расходуется g единиц ресурса, то уравнение баланса по ресурсу R можно записать в виде

N(c-i: +g) R,

- период между техническими обслуживаниями;

- число сеансов контроля и технического обслуживания изделия, уравнения баланса легко найти N

R

Так как момент наступления отказа в изделии случаен, то, используя плотность распределения времени безотказной работы f(t), можно определить среднее время полезного функционирования изделия из выражения

Тф(Т) (t) + Tp(T) N/p(t)dt, оо

где p(t) -вероятность безотказной работы

изделия на интервале 0,t|. Задача обоснования периода технического обслуживания изделия по критерию максимума математического ожидания времени полезного функционирования сформулируется следующим образом: найти такой период U, при котором

(Т) max Тф(Т).

Данная математическая модель определения оптимального периода технического обслуживания изделия реализуется известным устройством.

Проведенные исследования показали, что величина 1 в значительной степени зависит от эксплуатационно-технических характеристик обслуживаемого изделия p(t), с, g, но не зависит от величины ограниченного ресурса R. Использование величины способствует лишь простому решению задачи по определению оптимального периода технического обслуживания изделия (в смысле математической модели и аппаратурного решения).

В то же время, в практике научных исследований и при эксплуатации различных изделий возникает необходимость определения величины ресурса, необходимого для активного существовання изделия в течение заданного времени.

5 Зная величину оптимального периода технического обслуживания изделия Т и заданное время его активного существования TC , можно определить минимально необходимый запас ограниченного ресурса R, необходимого для активого существования изделия в течение времени не менее заданного. Эту задачу позволяет решить предлагаемое устройство.

В соответствии с определением время активного существования определяется вы-,

5 раженнем Те NX откуда N -, где N - число сеансов контроля и технического обслуживания; Т - пернод технического обслуживания изделия. Подставим значение N в уравнение баланса и получим выражение для определения величины ограниченного ресурсаR Ь(сТ + g), Очевидно, что зная TC, легко найти R R , ( g). Найденный таким образом ресурс является минимально необходимым для активного существования изделия в течение времени не менее TC. заданного (при обслуживании изделия с .периодом t). Данная математическая модель определения реализуется отличительными признаками предлагаемого изобретения. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит датчик 1 времени,2 задающий интервалы времени между очередными техническими обслуживаниями изделия, причем каждый последующий интервал увеличивается относительно предыдущего на величину ДТ, блок 2 нелинейности, реализующий функцию p(t) - вероят-2 ность безотказной работы изделия на интервале 0,t, интегратор 3, интегрирующий функцию p(t), первый блок 4 умножения, первый блок 5 деления, второй блок 6 умножения, первый сумматор 7, первый регистр 8, блок 9 сравнения; второй регистр Ш, элемент И 11 второй блок 12 деления, третий блок 13 умножения, второй сумматор 14 и четвертый блок 15 умножения. Устройство работает следующим образом. Датчик 1 времени с шагом ДТ задает3 в порядке наростания последовательность возможных значений i-j - времени контроля и технического обслуживания изделия, t,--f+ur. При каждом очередном значенииТ из блока 2 нелинейности выбирается на интервале 0,tj , функция p(t) и засылается в 4 интегратор 3, где она интегрируется. ВерхНИИ предел интегрирования определяется текущим значением датчика 1 времени. С интегратора 3 сигнал, соответствующий p(t)dt, поступает на первый вход первого блока 4 умножения. В то же время, во втором блоке 6 умножения параметр С, поступающий с третьего входа устройства, перемножается с текущим значением tj датчика 1 времени. Результат перемножения c-tj поступает в первый сумматор 7, где складывается с па- 5 раметром g, поступающим с второго входа устройства. Выходной сигнал первого сумматора 7 c-Tj+ g засылается в первый блок 5 деления, на второй вход которого с первого входа устройства поступает параметр R, определяющий запас ограниченного ресурса. Величина NJ -с-.+. полученная в первом блоке 5 деления, поступает на второй вход первого блока 4 умножения, с выхода которого сигна:;. |,ог1.тв юшкЛ среднему времени полезного ((lynKuiioiiupcv вания Тф| N,(t) dt, посылается на вход первого регистра .8 и на первый вход блока 9 сравнения. При этом ранее заноеенное в первый регистр 8 значение Tcp(,,iiepeсылается во второй регистр 10 и затем поступает на второй вход блока 9 сравнения. В последующем при передаче информации с первого регистра на второй ранее записанная во второй регистр 10 информация уничтожается. В блоке - 9 сравнения после выдачи датчиком 1 времени очередного значения Tj сравнив аются между собой две величины ,- и , одна из которых соответствует текущему значению Ti, а другая - предшествующему t/-/. Если в результате сравнения окажется, то с первого выхода блока 9 сравнения выдается управляющий сигнал датчику 1 времени на выдачу очередного зна чения I. противном случае, т. е. при Т; , управляющий сигнал выдается с второго выхода блока 9 сравнения на разрешающий вход элемента 11 совпадения и значение tj-f соответствующее оптимальному периоду обслуживания изделия Т , с второго выхода датчика 1 времени через элемент 11 совпадения поступает на второй вход второго блока 12 деления, на первый вход которого с четвертого входа устройства поступает величина Те, и на второй вход третьего бло«а 13 умножения, на первый вход которого с третьего входа устройства поступает параметр с. Результат деления N V, полученный во втором блоке 2 деления, с выхода этого блока отправляется на первый вход четвертого блока 15 умножения, результат умножения с-Т полученный третьем блоке 13 умножения, с выхода этого блока передается на второй вход второго сумматора 14, на первый вход которого с второго входа устройства поступает параметр g. Сигнал, соответствующий сумме c-c-f g, с выхода второго сумматора 14 засылается на второй вход четвертого блока 15, где определяется R ( ). Положительный эффект, который дает предлагаемое изобретение, состоит в том. что оно позволяет путем определения оптимального периода технического обслуживания изделия вычислить величину запаса ресурса, минимально необходимого для активного существования изделия в течение заданного времени. Экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства можно оценить величиной предотвращенного ущерба за счет более правильного планирования обслуживания и назначения (выделения) запаса ограниченного ресурса. Этот ущерб мог бы возникнуть за счет срыва запланированных работ, вследствие преждевременной выработки ресурса из-за необоснованного занижения его запаса ( ); за счет неоправданных потерь ресурса, вследствие превышения его необходимой величины (). Величину предотвращенного ущерба мож но выразить формулой S S + Z S-, , где S - ущерб из-за потерь неиспользованного ресурса; , -ущерб от срыва i-той работы изза недостатка ресурса, вследствие занижения его запаса. Формула, изобретения Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделия по авт. св. № 758210, отличающееся тем, что, с целью повыщения информативности устройства, в него введены второй блок деления, третий блок умножения, второй сумматор и четвертый блок умножения, первые входы второго сумматора, третьего блока умножения и второго блока деления подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам устройства, выход третьего блока умножения соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого подключен к первому входу четвертого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока деления, выход элемента И подключен к вторым входам второго блока деления и третьего блока умножения, выход четвертого блока умножения соединен с вторым выходом устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 758210, кл. G 07 С 3/08 1978 (прототип).