Устройство для определения объема технического обслуживания системы

 

Изобретение относится к специализированным вычислительным устройствам и может быть использовано при проектировании и эксплуатации сложных систем для решения задач планирования технического обслуживания. Цель изобретения - повышение точности определения объемов технического обслуживания системы путем учета затрат на эксплуатацию и обслуживание системы. Устройство содержит датчик 1 времени, блок 2 ввода информации, блок 3 задержки, группу элементов И 4, блоки 5<SB POS="POST">1</SB>...5<SB POS="POST">N</SB> нелинейности, коммутаторы 6-8, элементы ИЛИ 9 и 10, счетчики 11 и 12, интегратор 13, блок 14 деления, сумматоры 15 и 16, блок 17 сравнения, блок 18 умножения, дешифратор 19, регистратор 20 и элемент И 21. Устройство позволяет повысить достоверность и обоснованность принимаемых решений по организации технического обслуживания сложных систем. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1) 4 G 07 С 3/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4195537/24-24 .(22) 11.02.87 (46) 07.08.89, Бюл. Ф 29 (72) А,Я. Маслов, В.А. Зеленцов и Я.Т. Абдалов (53) 681.178(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11> 864315, кл. С 07 С 3/10, 1979.

Авторское свидетельство СССР

В 1327139, кл. r, 07 С 3/10, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ОБЪЕМОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУМ(ИВАНИЯ

СИСТЕМЫ (57) Изобретение относится к специализированным вычислительным устройствам и может быть использовано при проектировании и эксплуатации сложных систем для решения задач планирования техни„„SU„, 1499383 А 1 ческого обслуживания. Цель изобретения — повышение точности определе-, ния объемов технического обслуживания системы путем учета затрат на эксплуатацию и обслуживание системы.

Устройство содержит датчик 1 времени, блок 2 ввода информации, блок 3 задержки, группу элементов И 4, блоки 5, ... 5, нелинейности, комгутаторы 6-8, элементы ИЛИ 9 и 10, счетчики 11 и 12, интегратор 13 блок 14 деления, сумматоры 15 и 16, блок 17 сравнения, блок 18 умножения, дешиф ратор 19, регистратор 20 и элемент

И 21. Устройство позволяет повысить достоверность и обоснованность принимаемых решений по организации технического обслуживания сложных систем. 2 ил.

1499383

С,.ь ; + С, С =KG (") 25

Изобретение относится к специализированным вычислительным устройствам и может быть использовано при определении параметров технического обслуживания систем, подсистемы которых объединены единым .процессом функционирования и выводятся на обслуживание только в фиксированные, заранее определенные интервалы време- 10 ни, в частности такими системами являются, например, автоматизированные технологические линии, сложные радиоэлектронные комплексы и т.д.

Цель изобретения — повышение точности определения объемов технического обслуживания системы путем учета затрат на эксплуатацию и обслуживание системы.

Средние удельные затраты на эксплуатацию системы являются одним из наиболее общих показателей качества функционирования системы где С вЂ” средние удельные затраты на

1 эксплуатацию и-й подсистемы (блока, агрегата) анализируемой системы (они могут исчисляться в рублях, киловат- : тах, человеко-часах в единицу времени и т.д.);

n — число подсистем.

Для каждой подсистемы величина С определяется из соотношения

С g4((,) + С дP() + Сз

7л э где С ° — затраты в единицУ време- 40

11 ни на эксплуатацию подсистемы в работоспособном состоянии

g, (c;)- среднее время безотказной работы подсисте на тер45 вале длительностью г, -1. (i;) = P.(t)dt, о где p (t) — функция надежнос1

50 ти подсистемы — период технического обслуживания подсистемы, С вЂ” затраты на единицу време2i ни простоя (ремонта)

55 подсистемы; (О;(;) †.среднее время простоя подсистемы в неработоспособном состоянии на интервале длительностью ь Я, (Ю=

=1; — 9 (-;) е затраты (в абсолютных единицах) на техническое обслуживание подсистемы.

Из (2) следует, что величина С; также может быть представлена в виде

Для систем, подсистемы которых объединены единым процессом функционирования, с целью удобства организации технического обслуживания задается определенная периодичность обслуживания системы в целом. Множество возможных периодов проведения техни ческого обслуживания определяет множество видов обслуживания, например: ежедневное, ежемесячное и т.д. Поэтому период может принимать лишь од1 но из возможных значений в зависимости от принятой для всей системы регламентации видов технического об служивания:

3 о;=, ;„Т, 1=1 где I — - число видов обслуживания подсистемы;

1, если i-я подсистема обслуживается в )-м виде технического обслуживания системы, О, в противном случае; О 1, „ = 1; д=1

Т - период проведения j-го вида

1 обслуживания.

Соответственно, средние уделъные затраты на эксплуатацию подсистемы могут принимать одно из возможных значений в зависимости от выбранной периодичности и обслуживания:

Д

С; = ;;.С;(т„). -1

Для систем с регламентированными видами обслуживания основной задачей является определение объема обслуживания каждого вида, т,е. состава обслуживаемых в каждом виде подсистем.

Ее решение заключается в отнесении операций по обслуживанию каждой подсистемы к тому или иному виду обслуживания системы в целом, т.е. определение для каждой подсистемы одного из I возможных -периодов проведения технического обслуживания. При

1499383 этом необходимо стремиться к минимизации затрат на эксплуатацию системы.

Поскольку эти затраты выражаются соотношением (1), то для системы с независимо функционирующими подси стемами глобальный минимум величины С будет достигаться при минимумах С . Это означает, что решение

1 задачи определения объемов техничес- 10 кого состояния обслуживания системы состоит в отнесении операций по обслуживанию каждой подсистемы к тому виду технического обслуживания, при котором значение средних удельных затрат на эксплуатацию подсистем минимально. На таком алгоритме основана работа предлагаемого устройства.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 — 20 структурная схема блока сравнения.

Устройство содержит датчик 1 вре мени, блок 2 ввода информации, блок

3 задержки, группу элементов И 4, блоки 5„-5„ нелинейности, коммута- 25 торы 6-8, элементы ИЛИ 9 и 10, счетчики 11 и 12, интегратор 13, блок

14 деления, сумматоры 15 и 16, блок

17 сравнения, блок 18 умножения, дешифратор 19, регистратор 20 и элемент И 21 .

Блок 17 сравнения состоит из элемента 22 памяти, элемента И 23, элемента 24 памяти, второго элемента

И 25 триггера 26 элемента 27 сравУ У

35 кения, третьего 28 и четвертого 29 элементов И, элемента 30 задержки и одновибратора 31.

Датчик 1 времени представляет собой блок постоянной памяти с после- 40 довательной выборкой информации (например, магнитофон) или генератор напряжения сложной формы.

Блок 2 представляет собой наборное поле или блок переключателей. . 45

Устройство работает следующим образом.

ЧВ

Блок 2 через первую группу выходов осуществляет настройку блоков 5, реализующих функции P;(t) С первого выхода блока 2 устанавливается максимальная .разрядность первого счетчика 11, равная числу I видов технического обслуживания системы. На второй группе выходов блока 2 устанавливаются и подаются на информационные входы коммутатора 6 значения С„, i

1,п, на третьей и четвертой группах блока 2, соединенных с информа! ционными входами второго 7 и третьего 8 коммутаторов, устанавливаются значения С,, С, . = 1,п соответственно.

С началом работы датчик 1 через первый выход задает в порядке возрастания последовательность возможных значений Т периодов технического обслуживанйя системы. Каждое значение Т сопровождается стробирующим импульсом, который появляется на втором выходе датчика 1. Значения Т проходят через элемент И 4, на вход блока 5, нелинейного преобразования, соответствующего первой из подсистем рассматриваемой системы. Значения функции P;(t) для i = 1 через первый элемент ИЛИ 9 засылается в интегратор .13. Верхний предел интегрирования определяется текущим зна- чением первого выхода датчика 1.

С интеграторасигнал, соответству. 13 ющий ; (Т ) = J Р,(t) dt, поступает на

Ф первый вход блока 14 деления.

Сигналы, соответствующие значениям С<,, C>, С < для д=1,проходят через коммутаторы 8, 7 и 6 соответственно. Сигнал, соответствующий значению С<, поступает в блок 18 умножения и перемножается здесь с сигналом, соответствующим текущему значению Т> с выхода датчика 1 времени. Результат умножения суммируется на втором сумматоре 16 со значением сигнала, соответствующего С,, и подается на второй вход блока 14 деления. На третий стробирующий вход блока 14 подается импульс, сопровождающий значение Т с второго выхода датчика 1 времени. Длительность его

:задержки в блоке 3 равна шах (+

+ у tq ) ° (3 4О 18

+ t< ), где t< - длительность времени прохождения сигнала через N-й блок устройства. Этим обеспечивается отсутствие ложных сигналов на выходе блока 14, При появлении импульса на третьем входе блока 14 деления осуществляется считывание результата деления, соответствующего значению (С ; Т + С.; ) /Т;(Т ), в первый сумматор 15 через его второй. вход.

На первый и третий входы сумматора

15 подаются сигналы, соответствующие значениям.С, и С ; соответственно.

Третий вход сумматора 15 является . инверсным, поэтому на вход блока 17

1499383 сравнения подается сигнал, соответствующий значению C„, вычисленному по формуле (3), В блоке 17 осуществляется сравнение этого сигнала с полученным на предыдущем шаге значением, соответствующим С; (T>») . На первом шаге значение С, (Т,) сравнивается с числом, заведомо бс(льшим С; . Сравнение происходит с приходом стробирующего импульса с выхода элемента 3. Этот им пульс дополнительно задерживается по сравнению с импульсом, подаваемым на блок 14 деления, на величину прохождения сигнала через сумматор 15.

Последовательное сравнение для j

2, 3, ... продолжается до тех пор, пока значения С (Т ) убывают с воз» растанием j., Как только первый раз выполнится неравенство С;(Т ) 0 С;(Т », ), HB выходе блока 17 сравнения появится. импульс. Этот импульс свидетельствует о том, что минимум С,» достигается при периоде технического обслужи-, вания, равном T > ». Импульс проходит на один из. входов регистратора

20 и при его появлении на регистраторе осуществляется фиксация, вопервых, того номера выхода дешифратора 19, на котором присутствует в .данный момент высокий потенциал, вовторых, поступившего на регистратор на предыдущем шаге значения Т » .

Это означает, что на регистраторе фиксируется номер подсистемы (в данном случае, первый) и соответствующий этой подсистеме наилучший из возможных период технического обслуживания.

Если С (Т ) убывают до значения

»

j = X-1 то на Х-м шаге возможны два случая. В первом случае при

С;(Т ) < С;(Т, ) — минимальное значение С, достйгается при периоде обслуживания, равном Т . Импульса с выхода блока 17 сравнения не последует. Но появится импульс переполнения на выходе первого счетчика

11, поскольку его максимальная, установленная с блока 2, разрядность равна I. Этот импульс переполненияпоступает на второй вход первого элемента И 21, Первый вход этого элемента, соединенный с вЫходом блока

17 сравнения, является инверсным.

Поэтому при отсутствии сигнала на выходе блока 17 импульс с второго перь на втором из выходов дешифратора 19 и сигналы с первого выхода

40 датчика 1 будут проходить через элемент И 4 на второй .блок 5, реализующий функцию Р () . На выходы элементов коммутаторов 8, 7 и 6 бу-. дут проходить сигналы, соответству45 щие значен СФ, » С,;, Сб для

= 2. Цикл работы устройства повто-. ряется. Разрядность второго счетчи-; ка 12 равна числу подсистем п. Поэтому после завершения выбора пери50 орВ технического обслуживания послеДней, и-й подсистемы íà его втором, выходе появится импульс переполнения, который поступает s датчик 1 време-, ни и запрещает выдачу последователь55,ностей Т . Работа устройства заканчи» вается.

После завершения процедур выбора периодов обслуживания для всех подсистем на регистраторе 20 зафиксиро5

35 входа элемента И 21 проходит на вход регистратора 20. При этом на регистраторе фиксируется номер выхода де »ифратора 19 с высоким потенциалом текущее значение сигнала с выхода датчика 1, т.е. значение Т .

Во втором случае при С;(Т ) v С, (Т »)минимальное значение С; ä3ñòèãàåòñÿ при периоде обслуживания, равном

Т,. Импульс с выхода блока 17 поступает на первый инверсный вход элемента И 21, запрещая прохождение импульса переполнения со счетчика 11 на регистратор. На регистраторе при поступлении импульса с выхода блока

17 зафиксировано значение периода технического обслуживания предЬ»дущего шага, т.е. Т„,.

Импульс, свидетельствующий об окончании процедуры выбора периода обслуживания первой подсистемы, поступающий либо с выхода блока 17, либо. с выхода счетчика 11, проходит через второй элемент ИЛИ 10. Срез импульса устанавливает в нулевое со стояние первый счетчик 11, в исходное состояние — задатчик эталонного

f напряжения в блоке 17, подготавливая данные элементы к выбору периода обслуживания следующей подсистемы. По срезу этого импульса производится. также перезапуск датчика 1 времени через его второй вход и увеличение содержимого второго счетчика 12 на единицу. Соответственно, высокий потенциал будет присутствовать те1499383

io ваны возможные значения периодов обслуживания системы и номера подсистем, соответствующие каждому из указанных периодов обслуживания. Тем самым определены объемы технического обслуживания системы.

Блок сравнения (фиг„ 2) функционирует следующим образом. На выходе элемента 27 сравнения сигнал появляется в случае, когда значение сигнала на его входе, соединенном с выходом первого сумматора 15, соответствующее значению С;(Т ), превышает значение сигнала на входе, соединен- 15 ном с элементом 22 памяти, выполняющим функцию задатчика эталонного напряжения — в нем записано значение С;(Т,). В начальный момент времени на элементах 22 и 24 памяти за- 20 писано значение сигнала, которое соответствует числу, заведомо большему, чем С ° Считывание результатов сравнения осуществляется с помощью стробирующего импульса, подаваемого с выхода блока 3 задержки на элемент

И 28. При наличии в момент считывания сигнала на выходе элемента 27 сравнения запускается одновибратор

31 и формирует прямоугольный импульс 30 с длительностью, не меньшей длительности импульса, свидетельствующего о переполнении первого счетчика 11.

Такое условие необходимо для эффективного выполнения запрета прохождения импульса переполнения через элемент И 21.

С помощью стробирующего импульса. поступающего с выхода блока 3 задерж= ки, осуществляется также запись зна" 10 чения. сигнала, поступающего на вход блока 17, в элемент 22 памяти. Эта запись производится через элемент

И 29, элемент 30 задержки и элемент

И 25. Благодаря наличию элемента 30 задержки запоминание осуществляется после проведения очередной операции сравнения. Записанное в элемент 22 памяти значение используется на следующем шаге для проведения операции сравнения. В исходном состоянии высокий потенциал присутствует на том выходе триггера 26, выход которого соединен с. входом элемента И 25..

Поэтому запись в элемент 22 значений С;(Т ) происходит без помех. При появлений импульса на выходе второго элемента ИЛИ 10, свидетельствующего об окончании выбора периода обслуживания очередной подсистемы, он проходит на вход триггера 26, изменяя его состояние и вызывая появление высокого разрешающего потенциала на входе элемента И 23. По этому же импульсу осуществляется считывание эталонного значения сигнала, заведомо превышающего С, с элемента 24

У на элемент 22 через элемент И 23.

Содержимое элемента 24 при этом не изменяется. Тем самым блок 17 подготавливается к началу выбора периода обслуживания следующей подсистемы.

Триггер 26 возвращается в исходное состояние первым же стробирующим импульсом с выхода блока 3.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет определять объемы технического обслуживания сложных систем по критерию минимума средних удельных затрат на эксплуатацию. Этим достига тся расширение области применения устройства — оно применимо для решения задач организации технического обслуживания более широкого класса систем, для которых существенными факторами, определяющими эффективность эксплуатации, являются, наряду с временными характеристиками процесса функционирования, также и затраты ресурсов различного вида: энергетические, транспортные, финансовые, людские и т.д. Задача минимизации коэффициента готовности является частным случаем задачи, решаемой предлагаемым устройством. Из формул (2) и (3) следует, что при С, = С

-1, С,;=0 .)() + (() где К ; — коэффициент готовности падг системы.

Применение устройства позволяет повысить достоверность и обоснованность принимаемых решений по организации технического обслуживания большого класса сложных систем, подсистемы которых объединены единым процессом выполнения целевых задач. Это позволяет, в свою очередь, уменьшить затраты ресурсов на эксплуатацию систем и повысить их надежность.

Формула из обретения

Устройство для определения объемов технического обслуживания си1499383

ОР1Л

Составитель В. Скворцов

Техред Л.Сердюкова Корректор Н. Король

Редактор H. Тупица

Заказ 4697/49 Тираж 441 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина, 101 стемь, содержащее датчик времени, первый выход которого подключен к первому входу регистратора и к первым входам группы элементов И, выходы которой соединены с первыми входами соответствующих блоков нелинейности, выходы которых соединены с входами первого элемента ИЛИ„ выход которого через интегратор подключен к перво- 10 му входу блока деления, второй выход датчика времени соединен с входом элеменга задержки, первый выход которого подключен к первым входам блока сравнения и первого счетчика, 15 выход которого соединен с первыми входами элемента И и второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу второго счетчика, к вторым входам первого счетчика и блока срав- 20 нения и к первому входу датчика времени, выход блока сравнения соединен с вторыми входами регистратора, второго элемента ИЛИ и элемента И, выход которого подключен к 25 третьему входу регистратора, первый выход блока ввода информации соед нен с третьим входом первого счетчика, первый выход второго счетчика подключен к входу дешифратора, вы- 30 ходы которого соединены с четвертыми входами регистратора и с вторыми входами группы элементов И, второй выход блока ввода информации подключен к второму входу датчика времени, выходы первой группы выходов блока ввода информации соединены с вторыми входами соответствующих блоков нелинейности о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности, в него введены первый, второй и третий коммутаторы, блок умножения, первый и второй сумматоры, вторая группа выходов блока ввода информации подключена к информационным входам первого коммутатора, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого подключен к третьему входу блока сравнения, третья группа выходов блока ввода информации соединена с информационными входами второго коммутатора, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока деления, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, четвертая группа выходов блока ввода информации соединена с информационньки входами третьего коммутатора, выход которого подключен к третьему входу первого сумматора и к первому входу блока умножения, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, первый выход датчика времени подключен к второму входу блока умножения, выходы дешифратора соединены с управляющими входами первого, второго и третьего коимутаторов, второй выход второго счет чика подключен к третьему входу дат- чика времени, второй выход элемента задержки соединен с третьим входом блока деления.