Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделия

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬВРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советск их

Социалистических

Реслублик

< >955139 (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 758210 (22) Заявлено 08.10.80 (21) 2990241/18-24 (51) М.К .з

G 07 С 3/08 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Йсуаарстщвиый «емитет

СССР (53) УДК 621.178 (088.8) Опубликовано 30.08.82. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 30.08.82 пе делам изайратеиий и етирытий (72) Авторы изобретения

В. Д. Гришин и Г. Н. Воробьев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО

ПЕРИОДА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБС,ЛУЖИВАНИЯ ИЗДЕ,ЛИЙ

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 разрешающим 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, 955139

5 !

О

15 го

N сТ+я

55

N(c i +g) = R, 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 Тж — 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 Тр — есть время жизни, уменьшенное 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. зо

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 4О 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 меж- 45 ду 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 где « — период между техническими обслуживаниями;

N — число сеансов контроля и технического обслуживания изделия.

Из уравнения баланса легко найти N

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

Ь

T+(7) = N(/tf(t) + Тр(Т)) = NJp(t)dt, о о где р(() — вероятность безотказной работы изделия на интервале 10,Ц .

Задача обоснования периода технического обслуживания изделия по критерию максимума математического ожидания времени полезного функционирования сформулируется следующим образом: найти такой период ь*, при котором

Т (о") = max Тф(Т.) .. б

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

Проведенные исследования показали, что величина в значительной степени зависит от эксплуатационно-технических характеристик обслуживаемого изделия р (1), 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 существования изделия в течение заданного времени.

Зная величину оптимального периода технического обслуживания изделия 7 и заданное время его активного существования Т, 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 выражением T = 1Ч, откуда N = Ъ, где

Ф

N — число сеансов контроля и технического обслуживания; — период технического обслуживания изделия.

955139

Подставим значение N = = в уравнет, «. ние баланса и получим выражение для определения величины ограниченного ресурса

R = тс (с-„+ g)

Очевидно, что зная (. и Тс, легко найти R

R = — (с «+ д). (О

Найденный таким образом ресурс является минимально необходимым для активного существования изделия в течение времени не менее Т заданного (при обслуживании изделия с .периодом ) .

Данная математическая модель определения реализуется отличительными признаками предлагаемого изобретения.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 времени, задающий интервалы времени между очередными техническими обслуживаниями изделия, причем каждый последующий интервал увеличивается относительно предыдущего на величину М, блок 2 нелинейности, реализующий функцию р(1) — вероят- 2 ность безотказной работы изделия на интервале (O,t), интегратор 3, интегрирующий функцию р(t) первый блок 4 умножения, первый блок 5 деления, второй блок 6 умножения, первый сумматор 7, первый регистр

8, блок 9 сравнения; второй регистр 10, 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 Ь«. задает в порядке наростания последовательность возможных значений «.; — времени контроля и технического обслуживания изделия, т..=

1

=<;=<+5L. При каждом очередном значении .

t из блока 2 нелинейности выбирается на интервале О, (;, функция p(t) и засылается в 40 интегратор 3, где она интегрируется. Верхний предел интегрирования определяется текущим значением датчика 1 времени. С интегратора 3 сигнал, соответствующий р (t) Н, поступает на первый вход первого блока 4 4 умножения. В то же время, во втором блоке

6 умножения параметр С, поступающий с третьего входа устройства, перемножается с текущим значением 1 датчика 1 времени.

Результат перемножения с. t; поступает в первый сумматор 7, где складывается с па- so раметром g, поступающим с второго входа устройства. Выходной сигнал первого сумматора 7 с 7;+ g засылается в первый блок

5 деления, на второй вход которого с первого входа устройства поступает параметр R, определяющий запас огпаниченного ресурса. Величина N; = —. +, полученная в первом блоке 5 деленйя, поступает на второй вход первого блока 4 умножения, с выхода которого спгн;«... с(:, I и тE ««(ук(«ппй среднему времепп по.;.:(««(((((ф ««к««««(«««««рования Tcp(— — N(/ р1,} 4}«, ««ос««.«««ется «а вход первого регйстра .8 и на первый вход блока 9 сравнения. При этом pa«ec>a««(.«e««ное в первый регистр 8 значение Тр;,пересылается 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 7; сравниваются между собой две величины Тр,. и Т,р,-, одна пз «оторых соответствует текущему значению (.;, а другая — предшествующему «.g -i . Если в результате сравнения окажется, чтбТр -ЛФ(, то с первого выхода блока 9 сравнения выдается управляющий сигнал датчику 1 времени на выдачу очередного значения i;+ I.

В противном случае, т. е. при Т, < Т управляющий сигнал выдается с второго выхода блока 9 сравнения на разрешающий вход элемента 11 совпадения и значение (.«-l 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 Т, и на второй вход третьего блока 13 умножения, на первый вход которого с третьего входа устройства поступает параметр с. Результат деления N полученный во втором блоке 2 деления, с выхода этого блока отправляется на первый вход четвертого блока 15 умножения, а результат умножения с i* полученный в 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 с + g, с выхода второго сумматора

14 засылается на второй вход четвертого блока 15, где определяется R = ф(с Т + ((I).

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 предотвращенногр 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

955139

Формула, изобретения ф

3« сО

Составитель.Н. Ваганова

Редактор М. Янович Техред А. Войкас Корректор А. Дзятко

Заказ 6442/57 Тираж 592 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 (К< К ); за счет неоправданных потерь ресурса, вследствие превышения его необходимой величины (R > R ).

Величину предотвращенного ущерба можно выразить формулой а

S = S+2. S;, 1=1 где S — ущерб из-за потерь неиспользованного ресурса;

S; -ущерб от срыва i-той работы изза недостатка ресурса, вследствие занижения его запаса.

Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделия по авт. св. № 758210, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности устройства, в него введены второй блок деления, третий блок умножения, второй сумматор и четвертыи 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 устi s ройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 758210, кл. G 07 С 3/08 1978 (прототип). ï