Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделия

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКЕСПУБЛИК 1711208 А м 07 С 3/ ЕНИ САНИЕ ИЗОБРЕеев и М,Ю.Тур-тип ЕНИЯ НИЧЕ- иствэм овнат еб ачала в ус рактеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1617453, кл. 6 07 С 3/08, 1988 (про(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛ ОПТИМАЛЬНОГО ПЕРИОДА ТЕХ СКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ИЗДЕЛИЯ (57) Изобретение относится к устро контроля и может быть использован . учных исследованиях и технике, где ется находить оптимальное время контроля работоспособности издели ловиях изменения надежностных х ристик объекта в процессе эксплуатации.Целью изобретения является расщирение области применения устройства за счет оп- .ределения начала контроля работоспособности изделия. Устройство содержит датчики 6 и 15 времени, блок 1 умножения, сумматоры 2 и 17, блок 4 деления, компараторы 7.и 18, блок 3 нелинейности, интегратор 5, элементы 8,9 и 12 памяти, триггеры 13 и 14, ключи 10 и 11, элемент ИЛИ 16, Преимуществом изобретения является то, что оно позволяет определять оптимальное вре. мя контроля работоспособности изделия, обеспечицающее функционирование с коэффициентом готовности не ниже заданного, в условиях изменения надежности характеристик изделия в процессе эксплуатации, 1 ил.Изобретение относится к устройствамконтроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальное время началаконтроля работоспособности изделия в условиях изменения надежностных характеристик объекта в процессе эксплуатации.Известно устройство, позволяющее определять оптимальные периоды технического обслуживания изделий по различнымкритериям с учетом изменения надежностных характеристик изделия в процессе эксплуатации.Однако они не позволяют определятьоптимальное время начала контроля работоспособности, обеспечивающее функционирование изделия с коэффициентомготрвности не ниже заданного, что ограничивает область их применения, а также обладают низким быстродействием иточностью, так как определяот оптимальные периоды технического обслуживания занесколько циклов работы и не позволяютучитывать время, затрачиваемое на аварийно-профилактический ремонт.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, которое позволяет определять оптимальный период технического обслуживанияизделия по критерию максимума коэффициента готовности.Его недостатком является узкая областьприменения и низкая точность, так как ононе позволяет определять время начала контроля, обеспечивающее функционированиеизделия с коэффициентом готовности не ниже заданного, и учитывать изменение характеристик надежности изделия впроцессе эксплуатации,Целью изобретения является расширение области применения устройства за счетопределения оптимального времени началаконтроля работоспособности изделия,обеспечивающего функционирование изделия с коэффициентом готовности не нижезаданного, в условиях изменения надежности характеристик иэделия в процессе экс. плуатации,Опыт эксплуатации изделий различногоцелевого назначения показывает на необходимость проведения контроля и управлениятехническим состоянием этих изделий навсех этапах их эксплуатации.Основной задачей контроля и управления техническим соотношением изделия является поддержание его в готовности кприменению по назначению. Результат контроля в конечном итоге является качественной оценкой состояния изделия, хотя доэтого могут использоваться количественные значения контролируемых параметровиэделия. Для изделий, состояние которых1оценивается по признакам: работоспособно или неработоспособно, готовность есть5 свойство изделия быть работоспособным влюбой момент заданного интервала времени Важной характеристикой качества функционирования такйх иэделий являетсякоэффициент готовйости,10 Для многих типов восстанавливаемыхизделий процесс, характеризующий состояние этих изделий в момент времени 1, является регенерирующим. Поэтому коэффициентготовности изделия может быть определен15 как отношение среднего времени, проведенного изделием в работоспособном состоянии за период между моментамирегенерации гф к средней длительности Тцэтого периода, т.е,20к,= - ,7 фTцИнтервал времени гц между моментами 25 регенерации есть длительность цикла обслуживания изделия. На этом интервале изделие может находиться в работоспособном состоянии, в состоянии скрытого отказа, контроля и восстановления работоспособ-, 30 ности. Существует много изделий, контроль работоспособности которых является немешающим, Он проводится в процессе работы изделия, не мешая ему функционировать по назначению. Для таких изделий 35 средняя длительность цикла обслуживаниябудет: ц-гф+то+то(1- Р(Ц, (2) 40 где Р( х) - вероятность безотказной работына интервале времени между сеансами контроля работоспособности;То-среднее время нахождения изделияв состоянии скрытого отказа;45 то - среднее время восстановления работоспособности изделия.Считают, что контроль работоспособности изделия осуществляется только в плановые сеансы. Интервал времени междусеансами контроля есть период контролят и его значение составляет 5Х=Тф +т. (3)Среднее время Тф работоспособногосостояния в период контроля определяют "0 по формуле:г./По такому алгоритму будет определять- , .ся оптимальный период контроля работоспособности изделия на всех последующихэтапах для всех возможных значений интен 10 сивности отказов изделия.Предлагаемая математическая модельопределения оптимального по критерию готовности иэделия в условиях изменяющейся надежности этого изделия может быть15 реализована аппаратурно.На чертеже показана схема устройства.Устройство содержит блок 1 умножения,первый сумматор 2, блок 3 нелинейности, блок 4 деления, интегратор 5, первый20 датчик 6 времени, первый компаратор 7,. первый элемент 8 памяти, второй элемент 9памяти, первый ключ 10, второй ключ 11,третий элемент 12 памяти, первый триггер13, второй триггер 14, второй датчик 15 вре 25 мени, Элемент ИЛИ 16, второй сумматор 17и второй компаратор 18,Устройство работает следующим образом.По сигналу "Пуск", поступающему с чет 30 вертого входа устройства через элементИЛИ 16, первый триггер 13 переводится вединичное состояние. По фронту единичного сигнала с выхода первого триггера 13одновременно начинают работать блок 3 не 35 линейности, интегратор 5, первый датчик 6,в третьем элементе 12 памяти запоминается входное значение интенсивности отказов изделия Ь ( = О для момента сигнала"Пуск" ), второй триггер 14 переводится в40 нулевое состояние и своим выходнымнуль-сигналом приводит второй таймер 15 внулевоесостояние. В блоке.3 нелинейностизначение коэффициента Ь в показателестепени экспоненты задается величиной5 сигнала, поступающего с выхода третьегоэлемента 12 памяти. Значение текущеговремени с выхода первого датчика (генератора линейно изменяющегося напряжения)6 поступает на вход первого сумматора 2 иО на вход второго элемента 9 памяти. Значение функции вероятности безотказной ра-,боты изделия Р(с) =е . эа время сс выходаблока 3 нелинейности поступает на входблока 1 умножения и на вход интегратора 5,55с выхода которого значение сф =Р;(х)дх, КР, (6) рывная функция 1(с) интенсивно- в с необходимой степенью точно- быть аппроксимирована кусочной функцией.в некотором интервале времени 4 нсивность отказов А (с = А 1, тогда ость изделия Р(с) = Р 1. Оптимальд Т 1 кОйтроля работоспособйоия при этом будет найден так:5 т= агу Непр сти отказ сти може постоянн Пуст(О С 1) интЕ безотказ ный пери сти изделХР,(с) ЙОКз + тв (1 - Р 1 (г 1 Если нни ( Т 1,С 2делится аннию, т.е,. нтервале времеР 2 то тг опреыдущему значеа следующем41) = Ж Р(с)алогично пр Тогда, подставив (2), (3) и(4) в(1), полу- чают Из (5) видно. что коэффициент готовно. сти есть функция от периода контроля. Эта функция, как показывают исследования, является монотонно убывающей и достигает своего максимума при т= О, т.е. прм постоянном контроле. Однако, практическая реализация системы постоянного контроля работоспособности изделий зачастую оказывается нецелесообразной по экономйческим или техническим (сложность, габариты, вес) соображениям. Поэтому в большинстве случаев используется контроль, а для обеспечения требуемой готовности назначается некоторое заданное Кг значение коэффициента готовности. Интервалы х между моментами времени, существенйыми с точки зрения оценки технического состояния изделия, определяются интенсивностью изменения технического состояния, интенсивностью отказов и заданным значением коэффициента готовности. Поэтому на различных этапах функционирования изделия период контроля работоспособности может быть различным, а его значение, обеспечивающее функцио нирование изделия с коэффициентом готовности не менее заданного, можно найти, используя (5), следующим образом. соответствующее среднему значению времени. полезного функционирования изделия, если работоспособность изделияконтролировать через время т, поступает на вход блока 4 деления. С первого входа устройства на вход первого сумматора и на вход блока 1 умножения поступает значение параметра 7 в, среднего значения времени восстановления работоспособности изделия в случае обнаружения отказа, Значение Гв Р(1) с выхода блока 1 умножения поступает на вход первого сумматора 2, с выхода которого значение сигнала 1+ Ъ 1- - Рф) поступает на вход первого элемента памяти и на вход делителя блока 4 деления, Значение сигнала Кг(т) = -Тф/(1+ +Гь (1-Р(1)Ц свыхода блока 4 деления поступает на вход первого компаратора 7, на вход которого с второго входа устройства поступает значение параметра Кг, заданного коэффициента готовности изделия. Как только в момент времени 1 ы К (с) станет равным Кг,на входе первого компаратора 7 появится управляющий сигнал, который переведет второй триггер 14 в единичное состояние, па переднему Фронту единичного управляющего сигнала с выхода второго триггера 14 в первом 8 и во втором 9 элементах памяти запоминается значение сигнала, действующего на их входах в момент времени оь второй таймер 15 запускается, а первый триггер 13 переводится в нулевое состояние, Па спаду единичного управляющего сигнала с выхода первого триггера 13 приводятся в исходное нулевое состояние блок 3 нелинейности, интегратор 5 и первый таймер 6, а третий элемент 12 памяти открывается, В результате оптимальное время контроля работоспособности изделия д = то с выхода второго элемента 9 памяти через открытый второй ключ 11 поступает на вход второго сумматора 17 и на выход устройства, а значение сигнала т;+ т(1-Р( т с выхода первого элемента 8 памяти через открытый первый ключ 10 поступает на вход второго компаратара 18. Значение сигнала с выхода второго сумматора 17 поступает на первый вход второго кампаратара 18, Как только значения сигналов на входах второго.компаратора сравняются, т,е. через время %+ 4 (1 - Р( а после подачи сигнала "Пуск", на выходе второго компаратора 18 появится управляющий сигнал:, который через элемент ИЛИ 16 переведет первый триггер 13 в единичное состояние По единичному управляющему сигналу на выходе первого триггера 13 весь процесс вычисления очередного оптимального времени контроля работоспособности 6+1 повторится. Затем будет вычислено оптимальное время контроля работоспособности изделия хна и т.д. для всех 5 10 15 20 25 30 35 40 45 поступающих значений 4 интенсивностиотказов до выключения устройства. Формула изобретения Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделия, содержащее датчик времени, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого блока умножения, первый вход которого и третий вход первого сумматора объединены и являются первым входом устройства, выход первого сумматора соединен с первым входом блока деления, выход которого подключен к первому входу первого компаратора, выход блока нелинейности соединен с вторым входом блока умножения и первым входом интегратора, выход первого элемента памяти подключен к первому входу первого ключа, выход второго элемента памяти соединен с первым входом второго ключа, выход котораго является выходом устройства, первые входы первого и второго элементов памяти и вторые входы первого и второго ключей обьединены, а т л и ч а ю щ е е с я тем, чта, с целью расширения области применения путем определения начала контроля работоспособности изделия, в него введены третий элемент памяти, второй датчик времени, первый и второй триггеры, элемент ИЛИ, второй сумматор и второй кампаратар, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу первого триггера, выход которого соединен с первым входам третьего элемента памяти, с входом датчика времени, с первыми входами блока нелинейности и второго триггера и с вторым входом интегратора, выход которого подключен к второму входу блока деления, выход второго триггера соединен с вторыми входами второго ключа и первого триггера и с входом второго датчика времени, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго ключа, а выход - с первым входом второго блока деления, второй вход которого подключен к выходу первого. ключа, выход первого сумматорасоединен са втарым входом первого блока памяти, выход первого кампаратара подключен ка второму входу второго триггера, выход первого датчика времени соединен с вторым входом второго блока памяти, третьего элемента памяти и элемента ИЛИ, вторые входы первого компаратора являются со-.ответственно вторым, третьим и четвертым входами устройства.