Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделий

 

.Изобретение относятся к области контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальные периоды технического обслуживания изделий, их готовность к целевому функционированию, а также время полезного функционирования на заданном ресурсе. Устройство обеспечивает высокую точность определения оптимального периода. Устройство содержит датчик 1 времени, элементы 9, 15, 16 задержки, первый и второй ключи 18, 17, сумматоры 6, 13, 14, блоки 4, 5 умножения, блоки 7, 8 деления, блок 2 нелинейного преобразования, интегратор 3, блок 10 сравнения и регистратор 12. Принцип работы устройства основан на нахождении ма ксимума функции коэффициента готовности по времени. 1 ил. о (Л ю (;о 00 vj 00

„„ЯК„1298787, А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (s}} 4 G 07 С 3/08

) В

gQ „ ,1."I

1 списочник иэоБрктьния

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ периоды технического обслуживания изделий, их готовность к целевому функционированию, а также время полезного функционирования на заданном ресурсе. Устройство обеспечивает высокую точность определения оптимального периода. Устройство содержит датчик 1 времени, элементы 9, 15, 16 задержки, первый и второй ключи

18, 17, сумматоры 6, 13, 14, блоки

4, 5 умножения, блоки 7, 8 деления, блок 2 нелинейного преобразования, интегратор 3, блок 10 сравнения и регистратор 12. Принцип работы устройства основан на нахождении максимума функции коэффициента готовности а (0 по времени. 1 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3971333/24-24 (22) 28, 10.85 (46) 23.03.87. Бюл. Р 11 (72) Г.Н.Воробьев, В.Д.Гришин и А,Б.Михайлов (53) 681.178 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 758210, кл. G 07 С 3/08, 1978, Авторское свидетельство СССР .: 1 922829, кл. G 07 С 3/08, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО ПЕРИОДА ТЕХНИЧЕСКОГО

ОБСЛУЖИВАНИЯ ИЗДЕЛИЯ (57) Изобретение относится к области контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальные

С:

Ф©

CO

Об

00

i298787

Изобретение относится к области контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальные периоды технического обслуживания изделий, их готовность к целевому функционированию, а также время полезного функционирования на заданном ресурсе.

Целью изобретения является повышение точности устройства.

Многие технические системы (изделия} функционируют в, так называемом, дежурном режиме. Перевод этих изделий в режим целевого функционирования производится в такой-то, возможно и случайный, момент времени, Наличие отказа в изделии в этот момент приводит к срыву выполнения целевой задачи. 20

Для поддержания изделий в работо" способном состоянии они периодически подвергаются техническому обслуживанию, заключающемуся в контроле состояния и ремонте при обнаружении отказа, Важнейшей характеристикой изделий, работающих .в дежурйом режиме, является коэффициент готовности, который для рассматриваемых изделий может быть определен соотношением где Т вЂ” среднее время полезного 35 P функционирования изделия, т.е, время, в течение которого оно выполняет или может (готово) выполнять целевую задачу, Т - заданное время функционирования (ограниченный ресурс) изделия, в течение которого изделие не только способно выполнять (или выполняет) целевую задачу, но и находится в состоянии отказа и технического обслуживания.

I с,= J Р()dt, о

=т-Т вЂ” среднее время нахождения о Р изделия в состоянии отказа на периоде

Если техническое обслуживание проводить очень часто, т.е. с малым периодом, то значительная часть ресурса Т будет расходоваться на обслуживание, и время полезного функционирования Т будет мало, Следовательно, малым будет и коэффициент готовности.

Если техническое обслуживание проводить очень редко, т.е. с большим периодом, тогда изделие длительное время будет находиться в состоянии отказа и время Т будет опять малым, следовательно, и К. будет мал. г

Отсюда следует, что существует такой оптимальный период технического обслуживания, при котором коэффициент готовности изделия достигает максимального значения. Естественным стремлением является нахождение этого оптимального периода, !

Пусть изделие должно постоянно функционировать (выполнять целевое назначение) или находиться в состоянии дежурства в течение времени Т, где время Т выступает как ограниченный ресурс, который расходуется изделием на полезное (целевое) функционирование, на нахождение изделия в состоянии отказа, на восстановление отказа и на контроль и техническое обслуживание. Известно также, что на каждый контроль и техническое обслуживание изделия в среднем расходуется время 1, Контроль и техническое обслуживание осуществляется с периодичностью, отказы, возникающие на периодс, обнаруживаются только в результате контроля, На восстановление изделия при возникновении отказа в среднем расходуется время 9 . Изделие, находящееся в состоянии отказа, контроля и технического обслуллвания, а также восстановления., не может выполнять целевое назначение.

Если p(t) — вероятность безотказной работы изделия за время t, то уравнение баланса на ресурсе Т можно записать в следующем виде

N(i +-.++ -P(-.))В)=Т, () где N - число сеансов контроля и технического обслуживания изделия на ресурсе Т-„

7. — среднее время полезного функционирования изделия на периоде т

1298

Из уравнения баланса определим N

787

4 маторы, третий 75 и первый 16 элементы задержки, второй 17 и первый 18 ключи.

Устройство работает следующим обN—

Т

Т., +а + (1-Р(р )) 8 Среднее время полезного функциони- 5 рования изделия на ресурсе Т будет

Т =И 7 а коэффициент готовности ч

К = —. Подставляя в формулу К зна— Тr r 10 чения Тф и Тр получ м разом.

Датчик 1 времени с шагом л задает в порядке нарастания последовательность возможных значений времени, контроля и технического обслуживания изделия — +й, где Я =1,2,3...

У-1

При каждом значении 7м в блоке 2 формЩ уется функция P(i ), которая подается на интегратор и на вход блока 5 умножения, на другой вход которого как и на вход сумматора 13 с первого входа устройства поступает сигнал, соответствующий среднему вре» мени устранения отказа в изделии 9

Результат перемножения 9 Р(1. ) с выхо }1 да блока 5 умножения посылается во второй сумматор 13, где реализуется разность 9 -8Р(т,, ) =Г1-Р(Т ) )6 и подается на второй вход третьего сумматора 14, на первый вход которого с выхода датчика 1 времени поступает текущее значение у. Результат сложения y +(1-P(r., )78 передается в нервый сумматор 6, где складывается с величиной среднего времени контроля и технического обслуживания изделия поступающей со второго входа устройства. Сигнал, соответствующий полученной сумме ц + г+(1-Р(ь„ЦВ, подается в первый и второй блоки 7 и 8,целения.

В интеграторе 3 интегрируется функция Р(1) на интервале (0,2„) и полученный сигнал, соответствующий среднему времени полезного функционирования изделия на периодеТ, ty

t

= j P(t)dt с никона интегратора иоo" дается на вторые входы первого блока 4; умножения и второго блока 8 деления.

С третьего входа устройства значение заданного времени функционирования изделия Т подается в первый блок ? деления, где определяется число сеансов контроля и технического обслуживания (2)

-, +,-+ (1-Р(.)Я

И . р

Г К (т. + ф+ (1-Р (т ) )9

30 (3) 3

К, (. ) =max

При выборе стратегии обслуживания в ходе создания и эксплуатации различных иэделий естественным стремлением является нахождение оптимальных периодов, которые обеспечивали бы максимальное значение коэффициента готовности К,, а также и опреде.ление значения -Т () среднего време-40 ф ни полезного функционирования изделия, если его обслуживать периодом ".

Предложенная модель нахождения

t» доставляющего максимум К,, и оп- 45

% г ределения т (ь ) реализована аппаратурно в виде устройства, На чертеже приведена схема предложенного устройства.

Устройство содержит датчик 1 вре- 50 мени (генератор ступенчатого напряжения), блок ? нелинейного преобразования, интегратор 3, первый блок 4 умножения, второй блок 5 умножения, первый сумматор 6, первый блок 7 де- 5 ления, второй блок 8 деления, второй элемент 9 задержки, блок 10 сравнения (компаратор), третий ключ 11, регистратор 12, второй 13 и третий 14 сумТ

М— ,„+1+(1 Р()Я

Полученное значение И поступает в первый блок 4 умножения, где опреАнализируя выражение (2), видно, что при конечных значениях и 9 при 0 числитель обращается. в ноль, следовательно К, О, При 2 е числитель дроби — ограни-20 ченная величина, а знаменатель следовательно К,. Г, Следовательно, существует такой оптимальный период контроля и технического обслуживания изделия, при котором коэффициент готовности К .

Г принимает максимальное значение. Математически это запишется следующим .образом

"1298787

ВНИИПИ Заказ 893/53 Тираж 470

Подписное

IIpoH3 B IIo JIHI Dp THe F Ужгород, ул . Проектная, 4 деляется среднее время полезного функционирования изделия Т, =М и через элемент 16 задержки подаетя на информационный вход ключа 18.

Во втором блоке 8 деления определяется величина коэффициента готовности, соответствующего периоду .1, и подается на элемент 9 задержки и на первый вход блока 10 сравнения (компаратора), на второй вход которого с элемента 9 задержки поступает значение коэффициента готовности, задержанное на один такт работы устройства (ноль в начале работы устройства) и соответствующее предыдущему значению периода „ т,е. К„

В блоке 10 сравнения сравниваются эти два значения коэффициента готовности. При этом, если К > К„ „ г то с первого выхода блока 10 сравнения подается управляющий сигнал на вход датчика 1 времени для выдачи новОго значения периода 7 „, и весь цикл вычислений повторится.

Если окажется, что К, К,,„ то управляющий (разрешающий) сигнал с второго выхода блока 10 сравнения поступит на управляющие входы ключей ii 17 и 18. При этом сигнал датчика 1 времени, задержанный элементом 15 задержки на один такт работы устройства < равный оптимальному периоду контроля и технического обслуживания изделия, так как он обеспечивает максимум коэффициента готовности изделия, поступит на вход регистратора и на выход устройства. Максимальное значение коэффициента готовности К„, „.=К, с выхода элемента 9 задержки поступит на вход регистратора, величина среднего времени полезного функционирования изделия Т,,, =Т с выхода элемента 16 задержки поступит на вход регистратора. На этом работа устройства заканчивается, Формула изобретения

Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделий, содержащее датчик времени, выход которого через блок нелинейного преобразования соединен с входом интегратора, выход которого подключен к первому входу первого блока умножения, выход которого через первый элемент задержки соединен с входом первого ключа, выход которого подключен к первому входу регистратора, второй блок умножения, первый вход которого является первым входом устройства, первый и второй сумматоры, первый вход первого из которых является вторым входом устройства, первый блок деления, первый вход которого является третьим входом устройства, выход первого сумматора подключен к второму входу первого блока деления, выход которого соецинен с вторым входом первого блока умножения, второй элемент задержки, выход которого подключен к входу второго ключа, третий ключ, выход которого соединен с вторым входом регистратора., блок сравнения, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входу датчика времени и к управляющим входам ключей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с. целью повышения точности устройства, в него введены второй блок деления, третий элемент задержки и третий сумматор, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого подключен к пер35 вому входу второго блока деления, выход которого соединен с первым входом блока сравнения и с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к второму входу

40 блока сравнения, выход интегратора соединен с вторым входом второго блока деления, выход датчика времени через третий элемент задержки подключен к входу третьего ключа и не45 посредственно вЂ, к первому входу третьего сумматора, первый вход второго сумматора объединен с первым входом второго блока умножения, выход которого соединен с вторым входом

50 второго сумматора, выход которого подключен к второму входу третьего сумматора, выход блока нелинейного преобразования соединен с вторым входом второго блока умножения, вы55 ход второго ключа подключен к третьему входу регистратора.