Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания системы Советский патент 1982 года по МПК G07C3/02 

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем повышения времени полезного функционирования сложной сис темы. Эта цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчик времени, вход которого подключен к первому выходу элемента сравнения, второй вход которого соединен с первым входом эле мента И, выход первого регистра сдвига через второй регистр сдвига подклю чен к первому входу элемента сравнения, первый и второй выходы датчика времени соединены соответственно с вторым входом элемента И и с объединенными входами функционального преоб ,разователя и первого блока умножения согласующего узла, который содержит сумматор, первый блок деления, интегратор и второй блок умножения, выход первого блока умножения соединен с а)одом сумматора, выход которого соед(4нен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого подключен к выходу интегратора, вход которого соединен с выходом функциональ ного преобразователя, вторые входы первого блока умножения, сумматора и блока деления являются информационными входами устройства, введены гл дополнительных согласующих узлов по числу контролируемых элементов системы, регистратор и анализатор, который содержит т-1 информационных каналов, каждый из которых выполнен на элементах И, ИЛИ и элементе сравнения, первый и второй входы которого в первом информационном канале ана/тизатора подключены соответственно к выходу второго блока умножения первого и второго согласующих узлов, выходы элемента сравнения в каждом информационном канале анализатора соединены с входами элементов.И, выходы которых в каждом информационном канале анализатора кроме последнего, через элемент ИЛИ подключены к первому входу элемента сравнения и к первому входу первого элемента И последующего информационно го канала анализатора, второй вход элемента сравнения и первый вход второго элемента И остальных информацион ных каналов анализатора соединены с выходом второго блока умножения соответствующего согласующего узла, выходы элементов И последнего информационного канала подключены к первому ВХОДУ первого регистра сдвига и к второму входу элемента сравнения. Все технические системы имеют ресурс (ограниченный ресурс жизнедеятельности) который ими расходуется в процессе функционирования. В качестве таких ресурсов могут быть энергоресурсы, надежностные ресурсы, время активного существования, физические возможности людей и т. д. Сложная система,- как правило, состоит из нескольких подсистем, для функционирования каждой из которых необходим свой ресурс. Она прекращает целевое функционирование, если наступает отказ или израсходуется ресурс хотя бы одной из ее подсистем. Увеличить время полезного функционирования сложной системы можно путем увеличения запасов ограниченных ресурсов, повышения надежности подсистем и введением их технического обслуживания, в результате которого устраняются отказы и восстанавливается работоспособность. Таким образом, время полезного функционирования сложной системы определяется наименьшим временем полезного функционирования одной из всех ее подсистем. Если не проводить технического обслуживания системы, то время, в течение которого она может полезно функционировать, соответствует времени полезного функционирования системы до первого отказа в любой ее пoдcиcтe (e. Повышение числа сеансов контроля и обслуживания сложной системы увеличивает время ее полезного функционирования за счет устранения отказов, но, с другой стороны, повышается расход ресурсов на техническое обслуживание, что сокращает ресурсы на целевое функционирование. Поэтому существует некоторый целесообразный период между техническими обслуживаниями, доставляющий наибольшее время полезного функционирования сложной системы. В реальной сложной системе желательно проводить контроль и техническое обслуживание одновременно всех подсистем. Контроль одной любой подсистемы или отказ ее часто приводит к останову всей системы, что соответственно уменьшает время полезного функционирования всей системы в целом на заданном ресурсе (например, на заданном времени активного существования системы). Поэтому, несмотря на то, что наде ностные характеристики подсистем раз личны, чтобы увеличить время полезно го функционирования системы в целом, необходимо находить общий для всех подсистем период контроля и техничес кого обслуживания. Период контроля и технического об служивания в общем случае не будет соответствовать оптимальному для отдельных подсистем, однако, будет оптимальным для сложной системы в цело Естественным стремлением является на хождение этого оптимального периода технического обслуживания сложной сис темы, который доставит максимум времени ее полезного функционирования. Пусть в составе сложной системы на ходится w подсистем (, 2, ,,,, m) каждая из которых обладает своим запасом ограниченного ресурса, В частном случае система может обладать од ним ресурсом. В режиме нормального функционирования и состоянии отказа каждая подсистема в среднем расходует в единицу времени с единиц ресурса. Если в результате каждого сеанса обслуживания расходуется д- единиц реподсистемы, то уравнение сурса 1-ои по ресурсу R- для i-ой подсио баланса записать темы можно N (c.+g.)R., где - период между сеансами технического обслуживания сложной системы; число сеансов обслуживания i-ой подсистемы, которое nei- ко выразить из уравнения баланса р . N „fA.- . 1 c -c -gкак момент наступления отказа каждой подсистемы случаен, то среднее время полезного функционирования i-ой подсистемы можно выразить через плотность распределения времени f-(t) ее безотказной работы 4i() N.rftfj(t)dt4-c. P.(t)l N. Р. (t)dt С того, что время полезного функционирования сложной системы опре деляется наименьшим временем полезного функционирования одной из ее подсистем, задача обоснования периода между сеансами технического обслуживания сложной системы по критерию мак симума математического ожидания времени ее полезного функционирования формулируется следующим образом: б1 Найти такой период , при котором 1(t) max-min f.(t), (. m). В качестве примера такой сложной системы можно рассматривать вычислительную машину, подсистемами которой в этом случае будут: оперативное запоминающее устройство, арифметическое устройство, устройство управления, устройство ввода-вывода, и т, д. Каждое из. устройств имеет свою интенсивность отказов. Вычислительная машина работает так, что при отказе любого из устройств или при контрольно-профилактических мероприятиях любого из устройств вычислительная машина простаивает и не может выполнять целевого назначения. Поэтому целесообразно проводить контроль и техническое обслуживание всех устройств вычислительной машины одновременно. Отказы устройств устраняются в результате их контроля и технического обслуживания. Если в качестве ресурса вычислительной машины выступает заданное время активного существования, то требуется найти такой общий для всех устройств вычислительной машины период контроля и технического обслуживания, который бы обеспечил максимум времени ее полезного функционирования (т, е. времени, когда машина используется по целевому назначению) или минимума простоя вычислительной машины. Другим примером сложной системы может служить автоматическая линия по обработке какой-либо сложной детали, оснащенная множеством металлорежущих станков, приспособлений, средств транспортировки обратабатываемой детали и т, п. Выход из строя одного из элементов подсистемы влечет остановку автоматической линии и, следовательно, прекращение выпуска готовой продукции. Определение оптимального периода контроля и технического обслуживания такой системы повышает эффективность ее использования. Предложенная математическая модель позволяет найти оптимальный период ехнического обслуживания сложной сие-, емы и может быть легко реализована ппаратурно. На чертеже представлена блок-схема стройства. Устройство содержит датчик 1 вреени , задающий возможные периолы -jr технического обслуживания сложной системы, причем каждый последующий интервал увеличивается относительно пре дыдущего на величину Д-f, функциональный преобразователь 2, реализующий функцию Pj(t) - вероятность работы |-ой подсистемы на интервале 0,t, интегратор 3 интегрирующий функцию (t), первый блок Ц умножения, сумматор 5 первый блок 6 деления, второй блок 7 умножения, анализатор 8, состоящий из т-1 последовательно соединенных групп логических схем, каждая из которых объединяет элемент И 10 и 11 сравнения, два элемента .., первый и второй и элемент ИЛИ 12 1 сдвига, первый элерегистры 13 и i-T -ногма, мент 15 сравнения, первый элемент И 16, регистратор 17.В согласующие уз лы 18.... 18 входят интегратор, сум матор, блок умножения и функциональный преобразователь. Число таких согласующих узлов, как и число групп анализатора (т-1), определяется числом подсистем в сложной системе. Устройство работает следующим образом. Датчик 1 времени с шагом ЛТГ задае а порядке нарастания последовательность возможных значений V: периода контроля и технического обслуживания сложной системы fj TJ +At; j 1 , .. . k,j. При каждом очередном значении , из функционального преобразователя 2 выбирается на интервале О, tj Тфункция Р (t) и засылается в интегратор 3 где она интегрируется. Верхний преде интегрирования определяется текущим значением датчика 1 времени. С интег ратора 3 сигнал, соответствующий (t)dt, поступает на первый вход второго блока 7 умножения. На второй вход этого блока умножения поступает сигнал с блока 6 деления, соответствующий выражению Н, + На первый вход блока 6 деления поступает сигнал с первого блока умножения через сумматор 5- р первом бло ке умножения параметр с входа : устройства перемножается с текущим значением датчика временит;, а в сум маторе 5 входной сигнал первого блок умножения суммируется с другим входным параметром д.. На второй вход бло ка 6 деления с входа устройства пода ется параметр R, определяющий запас ограниченного ресурса, С выхода второго блока 7 умножения выхода первог согласующего блока сигнал, соответствующий среднему времени полезного функционирования первой подсистемы (если ее обслужить с периодомТ ), поступает на второй вход элемента 9 сравнения первого информационного канала анализатора., на первый вход которой поступает аналогичная информация Фа выхода второго согласующего узла. Если в результате сравнения окажется, что , то решающий сигнал с второго вЬ1х6да элемента 9 сравнения подеется на второй вход элемента И 10 . , и значение Тф от первого входа элемента И 10. (первый вход анализатора 8) проходит на первый вход элемента ИЛИ 12,. В противном случае. при 7Тф-.1.- разрешающий сигнал вы д первом входе элемента рабатывается 9 сравнения, подается на второй вход элемента И, и значение T02j от первого входа элемента И 11 (второй вход анализатора) проходит на второй вход элемента ИЛИ 12., на выходе которого появляется сигнал при наличии такого хотя бы на одном ее входе. Таким образом, на выходе элемента ИЛИ 12 действует сигнал, соответствующий минимальной из величин T()J , ,,,-) который подается на вход второго информационного канала анализатора 8, т. е. на первый вход которой поступает величина с выхода третьего согласующего узла, соответствующая среднему времени полезного функционирования третьего элемента подсистемы. Процесс сравнения величин Тф.во втором информационном канале анализатора 8 аналогичен сравнению в первом информационном канале анализатора. В результате сравнения . , меньшая из этих величин появляется на выходе элемента ИЛИ-12. () и передается на вход третьего информационного канала анализатора 8, на другой вход которого подается Тф, соответствующая четвертомусогласующему узлу и т. д. С выхода элемента ИЛИ 12- (т-1)по- следнего (т-1) информационного канала анализатора 8, являющегося его выходом, наименьшее значение среднего времени полезного функционирования ( Tфij, , т) поступает на вход первого регистра 13 и на вход первого элемента 15 сравнения. При этом ранее занесенное в первый регистр значение jj min Тф|j-1 (1 1, Hi) пересылаетесь во второй Регистр Ц и затем поступает на второй вход элемента 15 сравнения В исходном состоянии перед началом ра боты устройства оба его регистра переводятся в нулевое состояние. В последующем при передаче информации с первого регистра йа второй ранее занесенная на второй регистр информаци уничтожается, В элементе 15 сравнени после выдачи датчиком 1 времени редного значения fi сравниваются меж ду собой две величины и , од на из которых соответствует текущему значению Т; , а другая - предшествующемусг: . Если в езультате сравнения окажется, что , то с пе рвого выхода элемента 15 сравнения выдается управляющий сигнал датчику времени на выдачу очередного значения .-). В противном случае, т. е. при Тф- такой сигнал с второго выхода элемента сравнения поступает на разрешающий вход элемента И 16 совпадения, и значение Т, , соответствующее оптимальному периоду контроля системы , с второго вы/хода датчика 1 времени поступает на вход регистратора 17. Работа устройства на этом заканчивается. Предлагаемое изобретение позволяет найти оптимальный период контроля и технического обслуживания сложной сие темы, 1 оторый доставляет максимум вре менй ее полезного функционирования. Любое отклонение от оптимального периода влечет за собой уменьшение времени полезного функционирования сложной системы. Так, если период t обслуживания сложной системы выбрать меньше оптимального (определенного устройством), то большее количество ресурса будет израсходовано на техническое обслуживание и меньшее количество ресурса останется на полезное функционирование, с другой стороны, если период между сеансами технического обслуживания увеличить, то систе ма может находиться бесконтрольно в состоянии Отказа длительное время, непроизвольно расходуя при этом свой ресурс, что также приводит к уменьшению времени полезного функционирования системы. 6110 Формула изобретения Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания системы, содержащее датчик времени, вход которого подключен к первому выходу элемента сравнения, второй выход которого соединен с первым входом элемента И, выход первого регистра сдвига через второй регистр сдвига подключен к первому входу элемента сравнения, первый и второй выходы датчика времени соединены соответственно с вторым входом элемента И и с объединенными входами функционального преобразователя и первого блока умножения согласующего узла, который содержит сумматор, первый блок деления, интегратор и второй блок умножения, выход первого блока умножения соединен с входом сумматора, выход которого соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого подключен к выходу интегратора , вход которого соединен с выходом функционального преобразователя, вторые входы первого блока умножения, сумматора и блока деления являются информационным входами устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, в него введены m дополнительных согласующих узлов по числу контролируемых элементов системы, регистратор и анализатор, который содержит т-1 информационных каналов, каждый из которых выполнен на элементах И, ИЛИ и элементе сравнения, первый и второй входы которого в первом информационном канале анализатора подключены соответственно к ВЫХОДУ второго блока умножения первого и второго согласующих узлов, выходы элемента сравнения в каждом информационном канале анализатора соединены с входами элементов И, выходы которых в каждом информационном канае анализатора, кроме, последнего, через элемент ИЛИ подключены к первому входу элемента сравнения и к первому входу первого элемента И последующего нформационного канала анализатора, второй вход элемента сравнения и первый вход второго элемента И остальных нформационных каналов анализатора соединены с выходом второго блока умноения соответствующего согласующего зла, выходы элементов И последнего нформационного канала подключены к

11 97б4б112

первому.входу первого регистра сдвйТа i. Авторскоесвидетельство СССР по и к второму входу элемента ера в- заявке № ZgBOZ /18-2, кл. G 07 С 3/08, нения. 1980.

Истомники информации, 5 N 758210, кл, G07 С 3/08, 1Э78 (пропринятые во внимание при экспертизе тотип).

2. Авторскоесвидетельство СССР