Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделия

 

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике , где требуется находить (или мо далировать ) оптимальные периоды контроля и технического обслуживания изделий, их готовность к целевому Т, функционированию, а также время полезного функционирования на заданном ресурсе. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет определения.коэффициента оперативной готовности для любого момента функционирования изделия. Устройство содержит датчик 1 времени, ключи 2-7, интегратор 8, блоки 9-11 деления,элементы 12 и 13 задержки , компаратор 14, умножители 15 - 18, вычитатель 19, сумматор 20, блок 21 нелинейности, элемент ИЛИ 22 и регистратор 23, Устройство позволяет определить не только период технического обслуживания изделия и коэффициент готовности, но и определяет вероятность выполнения изделием целевой задали в текущий момент . 1 ил. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН д11 4 6 07 С 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCKOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 4199241/24-24 (22) 24.02.87 (46) 23.09.88, Вюл. У 35 (72) Г,Н,Воробьев, В.Д.Гришин и Б.В.Москвин (53) 621.374.32 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 758210, кл. G 07 С 3/08, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 922828, кл. G 07 С 3/03, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО ПЕРИОДА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ИЗДЕЛИЯ (57) Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить (или мо делировать) оптимальные периоды контроля и технического обслуживания изделий, их готовность к целевому о

7р

ÄÄSuÄÄ 1425745 А1 функционированию, а также время полезного функционирования на заданном ресурсе. Цель изобретения — расшнре" ние области применения устройства за счет определения. коэффициента оперативной готовности для любого момента функционирования изделия.

Устройство содержит датчик 1 времени ключи 2 — 7, интегратор 8, блоки

9 — 11 деления,элементы 12 и 13 saдержки, компаратор 14, умножители 15 — 18, вычитатель 19, сумматор 20, блок 21 нелинейности, элемент ИЛИ 22 и регистратор 23. Устройство позволя- ет определить не только период технического обслуживания иэделия и коэффициент готовности, но и определяет вероятность выполнения изделием целевой задачи в текущий момент времени.

1 ил.

425745 где

cf+@

Так как момент наступления отказа в изделии случаен, то, используя вероятность безотказной работы P(t), среднее время полезного функционирования иэделия на периоде С опреде" ляется соотношением > = $ P(t.)dt. о

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить (или моделировать) оптимальные периоды контроля и технического обслуживания изделий, их готовность к целевому функционированию, а также время полезного

,функционирования на заданном ресурсе.)0

Цель изобретения — расширение обрасти применения устройства за счет

Опрецепения коэффициента оперативной отовности цля любого момента Функионирования изделия. t5

Любые материальные объекты (издеия) можно рассматривать как объекы, имеющие ограниченный ресурс "жизедеятельности", который они расходуют в процессе функционирования, В ка-20

4естве таких ресурсов могут быть: запасы топлива,- электроэнергетики, физические возможности людей и т.д.; надежностные ресурсы." ограничения по объему времени наработки, по непрерыв 5 ному времени работы, по цикличности ключения, по гарантированному сроку одности и т.д. Считаем, что иэделие рекращает полезное функционирование, огда -у него израсходуется ограничен- 30 и ресурс нли наступает отказ. Естественным стремлением является уве! личение времени полезного функционирования изделия на ограниченном рес рсе.

Одной из основных эксплуатационнотехнических характеристик иэделия является коэффициент оперативной готовности, позволяющий оценить вероятность нахождения изделия в работоспо- 40 сдобном состоянии в заданный момент времени.

Вводим определения.

Время активного существования (c,) изделия - это вРемя, в течение 45 которого изделие не только полезно функционирует, но и находится в состоянии отказа и технического обслуживания (контроля и управления).

Время полезного функционирования ("".р) изделия — это время Тс, умень- . шенное на величину времени, в течение которого изделие не может выполнять целевое назначение из-за отказа или технического обслуживания. Ограниченный ресурс расходуется в этом случае ня целевое функционирование изделия, на функционирование в состоянии отка зя и на техническое обслуживание °

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

Увеличить время полезного функционирования изделия можно путем увеличения запаса ресурса, повышения надежности изделия, а также введением технического обслуживания, в результате которого восстанавливается его работоспособность (т.е. происходит регенерация процесса функционирования изделия). Повышение числа сеансов контроля и технического обслуживания увеличивает среднее время полезного функционирования (Т,) изделия за счет устранения отказов, но повышает расход ресурса на техническое обслуживание, что в итоге сокращает ту часть ресурса, которая может быть израсходована на целевое функционирование. Следовательно, существует некоторый оптимальный период между техническими обслуживаниями, составляющий максимум Ту.

Пусть изделие обладает ограниченным ресурсом R, В режиме нормального функционирования и в состоянии отказа .в среднем расходует в единицу вре-. мени с единиц ресурса. Если в результате каждого сеанса контроля и технического обслуживания иэделия расходуется g единиц ресурса, то уравнение баланса по ресурсу может быть представлено в виде à — период между сеансами контроля и технического обслуживания изделия;

N — число сеансов контроля и технического обслуживания.

Из уравнения баланса следует

Время активного существования представляется в виде Т = НГ.

1425745

Тогда среднее время полезного функционирования иэделия на заданном ресурсе будет

Т, - Я1., Задача оптимизации периода контроля н технического обслуживания изделия сформируется следующим образом: найти такой период ?, при котором

Т1р(d) = щахт,р(С)

По найденному значению р необходимо определить К (1 ), где С теку- щий момент времени функционирования изделия. Если все время функционирования изделия обозначить через Т, то

Т.! * (0, .(.

Так как процесс функционирования изделия является регенерирующим, то справедливо выражение

Т Я р 4- 1, где, : — с(пучайный интеф9ал, времени функциониров ания изделия на периоде

11атематически . К (t)) для текущего момента времени tg представляется в виде

35 вания определяется текущим значением

11, подаваемым с выхода датчика 1 времени на второй вход интегратора 8.

С выхода интегратора сигнал, соот40 ветствующий 7+. = J P(t)dt, подает ся на второй вход первого блока 9 деления и на второй вход второго умножителя 16.

Сигнал Т," с выхода датчика 1 вре45 мени подается также на .первый вход первого умножителя 15, на второй вход которого с первого входа устройства подается значение параметра с, 50 Результат перемножения с ö с выхода первого умножителя 15 поступает в сумматор 20, где складывается с величиной параметра g, поступающей с второго входа устройства. Сигнал, соот55 ВBTствующий cQ +g с ВыхОдя суммятО ра 20 подается на первый вход второго делителя 10, на второй вход которого с третьего входа устройства поступает значение параметра.R. РезульК,„(1.) = К,Р(ф, тр ИФч где К = «- — = = †- = - коэффициент готовности изделия; р(1) — вероятность оееоткевной рео боты изделия на интервале времени

С учетом приведенных ранее выра- жений длЯ Те и Т(К „(tf) п19едставляется в виде

K (, ) = . P(t)dt Р(1) к

Ф

1 Я где Р() = е

Л вЂ” интенсивность отказов изделия, Разработанная математическая модель может быть реализована аппаратурно.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 времени (генератор ступенчатого напряжения), первый 2, второй 3, третий

4, четвертый 5, пятый 6 и шестой 7 ключи, интегратор 8, первый 9, второй 10 и третий 11 блоки деления, первый 12 и второй 13 элементы за" держки, компаратор 14, первый 15,вто5

25 рой 16, третий 17 и четвертый 18 умножители, вычитатель !9, сумматор 20, блок 21 нелинейности, элемент ИЛИ 22 и регистратор 23, Исходная информация об изделии (с, g R Ty, А ) вводится соответственно через I,II,III,IV и Ч входы устройства.

Работу устройства можно разделить на два этапа: определение Т" по критерию максимума Тр и вычисление вычисление К(х для любого времени функционирования Т.1, Устройство работает следующим образом.

Датчик времени с шагом А 4 задает в порядке нарастания последовательность возможных значений 1„ периода контроля и технического обслуживания иэделия, Г; = 1. + А1,где

1,2,3,... В исходном состоянии ключи 2,3,5 и 7 закрыты, а ключи 4 и 6 открыты.

Сигнал (. с первого выхода датчика 1 времени через соединенные последовательно первый ключ 6 и элемент

КПИ 22 поступает на первый вход блока

21 нелинейности, на второй вход кото-рого поступает параметр Л изделия.

В блоке 21 нелинейности реализуется функция р(ГС) = екр(- с(; не ннтервале (0,7; $ и передается через ключ 4 в интегратор 8, где она интегрируется, Верхний предел интегриро5 в тат деления Иф. = — — — с выхода g+g второго делителя 10 подается на первый вход второго умножителя 16, на второй вход которого подается сигнал

Рр с выхода интегратора 8. !

С выхода второго умножителя 16 ,сигнал, соответствующий среднему времени полезного функционирования изде- !

О .лия на заданном ресурсе Т., N Г,. (при данном значении периода контро,ля и технического обслуживания изде лия ; ), подается на второй вход

1 регистратора 23, на первый вход компаратора 14 и на вход первого элемента !2 задержки. В то же время на второй вход компаратора 14 с выхода

;первого элемента 12 задержки поступает задержанный на один такт работы атчика 1 времени сигнал, соответстующий Тф!ф, g иэ N, !.фр e

Сигнал, с выхода датчика 1 вре" ! ени подается также на первый вход ервого блока 9 деления. На выходе лока 9 деления действует сигнал, со1 тветствующий коэффициенту готовности изделия при данном периоде с

= Г !у 1. /ц, и подается на

1 ретий вход регистратора 23 и на вход ЗО торого элемента !3 задержки.! 4257

В компараторе 14 сравнивается межу собой два сигнала Т и Тфр .q дин из которых соответствует текуще- ЗБ значению периода », а другой едыдущему -T . Если в результате сравнения окажется, что Т,,».!<

4 Тар, то с первого выхода компаратора 14 на вход датчика 1 времени пос- 4р тупает управляющий сигнал на выдачу нового Т + 4 значения периода и процесс вычисления Т р и Кг повторится, но уже при новом 7;+ значении периода. Если же Тфр; „ ) Т< ... то управляющий сигнал появляется на втором выходе компаратора !4 и открывает ключи 2,3, 5 и 7, а ключи 4 и б закрывает. В результате этого сигнал датчика 1 времени ф, равный опти- 5О мальному периоду контроля и технического обслуживания a ", так как он обеспечивает максимум среднего вре-: мени полезного функционирования иэделия, проходит через первый ключ 2 на четвертый вход регистратора 23, а также на вторые входы третьего блока ll деления и третьего умножителя 17,Дальнейшая. работа устройства связана с вычислением коэффициента оперативной готовности изделия, С четвертого входа устройства значение параметра 1 через второй ключ 3 подается на первые входы третьего блока !1 деления и вычитателя !9. В блоке !1 деления вычисляется N — - число сеансов контроля и технического обслуживания, которое можно провести с периодом с " на интервале (O,tf ) (целое число от.деления Ту на 7» ), Сигнал, соответствующий N с выхода блока ! подается в третий умиожитель 17, где реализуется произведение Ж,"!Из третьего умножителя 17 сигнал

И"!." подается в вычитатель 19 где реализуется разность Tf — N i и передается через элемент ИЛИ 22 иа первый вход блока 21 нелинейности.

В блоке 21 нелинейндсти формируется функция p(e = ехр -il (! и яереэ четвертый ключ 5 передается на первый вход четвертого умножителя 18, на второй вход которого через mecтой ключ 7 с выхода второго элемента

l3 задержки подается сигнал К, = К„ „, соответствующий периоду

= O !. O четвертом умножителе 18 вычисляется величина коэффициента оперативной готовности иэделия К у.

= К„Р(() и передается иа пятый вход регистратора 23. На этом работа устройства заканчивается.

Положительный эффект предлагаемого устройства заключается в том,что оно позволяет определить не только период контроля и техничеСкого обслу" живания изделия, оптимальный по критерию максимума времени полезного функционирования изделия, и коэффициент готовности, который обеспечивается выработанной стратегией обслуживания, но и определяет вероятность выполнения изделием целевой задачи в текущий момент времени, т.е. коэффициент оперативной готовности (Кп= ).

Экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения определяет-. ся величиной предотвращеннпго ущерба от срыва выполнения целевых задач и определяется следующим образом.

Пусть S(t) — потери от невыполнения задачи на момент времени t из-за незнания. коэффициента оперативной готовности и неправильного выбора интервала выполнения целевой задачи на периоде ф . Тогда общие стоимост142 >745

Формула изобретения

Составитель В.Скворцов

Техред Л.Олийнык

Редактор П.Гереши

Корректор В,Бутяга

Заказ 4775/50

Тираж 497

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ные потери за время активного существования изделия можно. определить co ñ отношением Я(Т ) S. S(t,)Ы.

1 5

Устройство для определения опти- 10 мального периода технического обслуживания изделия, содержащее датчик времени, первый выход которого соединен с первыми входами регистратора, первого блока деления и первого бло- 15 ка умножения, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен с первым входом второго блока деления, выход которого подключен к первому входу второ- 20 го блока умножения, выход которого соединен с первым входом компаратора, с вторым входом регистратора и через первый элемент задержки подключен к второму входу компаратора, первый выход которого соединен с входом датчика времени, второй выход которого подключен к информационному входу первого ключа, управляющий вход которого соединен с вторым выходом компа- 30 ратора, вторые входы первого блока умножения, сумматора и второго блока деления являются соответственно первым, вторым и третьим входами устройства, блок нелинейности и интегратор, -. выход которого соединен с вторыми входами второго блока умножения и первого блока деления, выход которого подключен к третьему входу регистратора,.о т л и ч а ю щ е е с я тем, 40 что, с целью расширения области применения устройства за счет определения коэффициента оперативной готовности изделия, в него введены второй — шестой ключи, второй элемент задержки, элемент ИЛИ, вычитатель, третий блок деления, третий и четвертый блоки умножения, информационный вход второго ключа является четвертым входом устройства, выход второго ключа соединен с первыми входами. вычитателя и третьего блока деления, выход которого подключен к первому входу третьего блока умножения, выход которого соединен с ыторыи входом вычитателя, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом блока нелинейности, выход которого подключен к информационным входам третьего и четвертого ключей, выход последнего из которых соединен с первым входом четвертого блока умножения, выход которого подключен к четвертому входу регистратора, выход третьего ключа соединен с первым входом интегратора, второй вход которого подключен к первому выходу датчика времени, который соединен с информационнчм входом пятого ключа, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, второй выход комларатора подключен к управляющим входам второго — шестого ключей, выход пос- . леднего из которых соединен с вторым входом четвертого блока умножения, выход первого блока деления через второй элемент задержки подключен к информационному входу шестого ключа, выход первого ключа соединен с вторыми входами третьего блока умножения, третьего блока деления и пятым входом регистратора, второй вход блока нелинейности является пятым входом устройства.