Аналоговый оптимизатор числа запасных блоков технической системы

(бц 1 С 06 А ЬСТ 4-2 ичныи СССР978. 1983. ЧИСЛАСИСТЕМЫ област оменду- еделе- техниГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ 7 И 4 ВТОЮСНОМУ СВЩВТЕЛ(54) АНАЛОГОВЫЙ ОПТИМИЗАТОРЗАПАСНЫХ БЛОКОВ ТЕХНИЧЕСКОЙ(57) Изобретение относитсявычислительной техники и реется к использованию при опнии комплекта запаса сложны 85496 А ЕТЕНИЯ3ВУ ческих устройств. Цель изобретения расширение области применения устройства. Оптимизатор содержит узел 1 формирования приращения вероятна сти отказов, узел 2 расчета времени простоя технической системы, блок 3 вычитания, первый блок 4 деления, блок 5 формирования коэффициента простоя технической системы, первый 6, второй 7, третий 8, четвертый 9, пятый 10 и шестой 11 блоки индикации, блок 12 задания градиента, блок 13 умножения первые 14 -14 и вто 1рые 15, - 5 блоки задания коэффийциентов затрат, первые 16, - 16 и вторые 17, - 17 блоки умножения на постоянный коэффициент, первый 18 иП = С ) второй 19 сумматоры, первый 20 ивторой 21 блоки сравнения, коммутатор 22, источник 23 постоянного напряжения, первый 24 и второй 25 узлы формирования приведенной стоимости, блок 26 задания ограничения,второй блок 27 деления и переключатель 28. Сущность изобретения заключается в том, что расчет оптимального количества запасных блоков при Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при определении комплекта запаса сложных технических устройств.Цель изобретения - расширение области применения устройства.Сущность изобретения заключается в том, что расчет оптимального количества запасных блоков при заданных ограничениях по стоимости осуществляется по двум показателям: среднему времени простоя Т системы из-за недостатка запасных блоков и функциональной значимости блоков в сложных технических устройствах, где отказы отдельных блоков приводят к различным последствиям: отказу всего устройства, отказу нескольких блоков (невозможности реализации ряда функций), отказу одного блока, Такой различный "вес" блоков в реализации всего множества функций учитывается функциональной значимостью Е блоков, поэтому устройством реализуется процесс оптимизации, имеющий целью достичь шах ) Е и шиТ при1ограничении С С , что повьппает вероятность реализации технической системой наиболее важных функций.Математически задача выбора оптимального комплекта запасных блоков заключается в нахождении комплекта запасных блоков, обеспечивающегоЯ заданных ограничениях по стоимости осуществляется по двум показателям: среднему времени простоя (Т ) систе 1мы из-за недостатка запасных блоков 1-го типа и функциональной значимости блоков (Е ), Различный "вес"1блоков в реализации всего множества функций повышает вероятность реализации технической системой наиболее важных функций, 1 з.п. ф-лы, 4 ил. где Т,(и ) = с,.Т.,3 4йц7. Л; 1 р Т - среднее время простоя системы из-эа недостатка запасныхблоков,С - суммарная стоимость затрат.С, - стоимость запасного блока 15 1 -го типа; и - количество запасных блоков4-го типа,"- интенсивность потока отказовтехнической системы по 1-мутипу блоков,Е - суммарная значимость блоковЗИП;Е - значимость запасного блока1,-го типа;с - параметр обслуживания, соответствующий выбранному типузапасных блоков.Устройство решает задачу (1) градиентным методом путем выбора длякаждого 1 -го типа блоков такого наменьшего значения и, для котороговпервые выполняется условиеТ. (и ) -Т. (и +1)Ь. (и)35 П произвольно выбранныйградиент,р + Е. 1 , - приведенная стоймость затрат по С и по Е.На фиг.1 приведена структурная ;хема устройства; на фиг.2 - узел формирования приращения вероятности отказов, на фиг.З - узел расчета времени простоя технической системы, на фиг.4 - узел формирования приведенной стоимости затрат П. Аналоговый оптимизатор содержитузел 1 формирования приращения вероятности отказов, узел 2 расчетавремени простоя технической системы;блок 3 вычитания, первый блок 4 деления, блок 5 формирования коэффициента простоя технической системы,первый 6, второй 7, третий 8, четвертый 9, пятый 10 и шестой 11 блоки индикации, блок 12 задания градиента, блок 13 умножения, первые14 - 14 и вторые 15 -15 блохи за-1 ы йдания коэффициентов затрат, первые16, в 16 и вторые 17, - 1 к блоки ум-.:ножения на постоянный коэффициент,первый 18 и второй 19 сумматоры,первый 20 и второй 21 блоки сравнения, коммутатор 22, источник 23 постоянного напряжения, первый 24 ивторой 25 узлы формирования приведенной стоимости, блок 26 заданияограничения, второй блок 27 деленияи переключатель 28,Узел 1 (фиг.2) формирования приращения вероятности отказов содержит переключающие контакты 29-32,блок 33 задания параметра обслуживания, масштабный блок 34, блок 35суммирования, блок 36 деления, переключатель 3, переключающие контакты 38 38, и 38 , кнопку 39,реле 40 й блоки 41-46 памяти с пер-вого па шестой.Узел 2 расчета времени простоятехнической системы (Фиг.3) содержит блоки 47 -47 задания интенсивностей отказов, олок 48 суммирования, блок 49 деления, блоки 50-50задания времени простоя системы,блоки 51 и 52 умножения и переключатель 53.Узел 25 Формирования приведеннойстоимости (Фиг.4) содержит блок 54задания шага решения, блок 55 умно-жения на постоянные коэффициенты,первый 56 и второй 57 инверторы,первый 58, второй 59 и третий 60блоки суммирования, первый 61 и второй 62 блоки умножения, источник 63единичного напряжения и переключатель 64.5 10 15 20 градиентом блока 12. Это сравнение происходит в блоке 20. Если 1 (0)Ь, 55 то коммутатор 22 не срабатывает игорит индикация 10 "Увеличить пц.После этого переключатель 37 переводится в следующее положение, соответствующее увеличению числа за 25 30 35 45 50 Устройство работает следующим образом.На блоке 12 устанавливается напряжение, пропорциональное значению градиента Ь ) О, на блоках 14,-14- напряжения, пропорциональные С , на4 блоках 15 -15 - напряжения, пропорциональные Е , на блоке 26 - напряжения, соответствующие значению ограничения С , , на блоке 33 - напряжение, пропорциональное параметру обслуживания Ы , соответствующему выбранному типу ззпасных блоков, на блоках 47 -47 - напряжение, пропорциональное параметру с , на блоках 50,-50 - напряжение, пропорциональное параметру Т, на блоке 54 - значение выбранного шага решения К. На каждом этапе решения задачи осуществляется пошаговая процедура определения оптимального числа запасных блоков всех типов для выбранного градиента Ь. На каждом 3-м шаге определЯется число одного из И типов запасных элементов. Для этого переключатель 28 устанавливают в положение, соответствующее 1-му типу запасных блоков, на блоке 63 значение единичного напряжения ОсЬ. Нажимается кнопка 39, в результате чего на первом выходе узла 1 (выход блока 45) формируется значение напряжения, пропорциональное Р( о ,О), а на втором выходе - значение,пропорциональное Р( о,1), Эти значения подаются на соответствующие входы узла 2, на выходах которого формируются сигналы, пропорциональные значениям Т (07 и Т (1). Значе 4ние Т (0) подается на первый вход блока 3, а сигнал, пропорциональный Т (1) - на его второй вход. С выхода блока 3 снимается сигнал, пропорциональный Ь (0), который подается на первый вход блока 4, на второй вход которого подается значение приведенной стоимости с вь;хода узла 25. С выхода блока 4 снимается сигнал, пропорциональный значению Ь .(О), ко 4торый сравнивается с установленным .85496 5 12 пасных блоков 1-го типа на один блок, и решение аналогично продопжается до тех пор, пока не окажется, что Ь (О)с Ь, .тогда срабатывает коммутатор 22, отключая блок 10 от источника 23 напряжения и подключает к нему блок 9 "Установить и - 1". При этом коммутатор 22 подключает первый выход узла 2 к входу блока 5. В результате напряжение на блоке 5 увеличивается на величину, пропорциональную Т (и). Аналогично определяется чис ло запасных блоков каждого типа,После выполнения М шагов решения на выходе сумматора 18 формируетсясуммарное значение С, а на выходе сумматора 19 - максимальное значение 2, величина которого отображается блоком 8По показаниям блока 11 определяется, выполнено ли ограничение. Если оно выполнено, то задача решена, в противном случае схемувозвращают в исходное положение наблоке 12 устанавливают новое значение Ь , определенное по показаниюблока 7, и процедуру решения повторяют. 5 10 15 20 25 Перед началом расчета на блоке 54 устанавливается значение выбранного шага решения К. Переключатель 64 подключается к блоку 55 "О", В результате на первый вход блока 58 поступает сигнал 1 -(К.О) 1 , а на второй вход - сигнал, пропорциональный единичному напряжению с блока 63. На выходе блока 58 Формируется значение У, - разность напряжений, пропорциональных коэффициентам, установленным на блоках 63 и 54, т.е, (1-К Н), где М - значение, установленное на блоке 55, в данном случае И=О. Эта разность умножается на величину стоимости С, заданную в бло 14. в блоке 62 гл с ыода которого поступает на второй вход блока 60. На выходе блока 59 формируется напряжение, пропорциональное значению К. И. Это значение умножается в блоке 61 на величину 2., установленную в блоке 15,. На выходе блока 61 формируется значение 2,Я.,гф которое суммируется со значением С 3 в блоке 60, на выходе которо 1го образуется значение приведенной стоимости на первом шаге решения,зо 35 40 45 Новое значение Ь определяетсяследующим образом. Значение Ь, ранееустановленное в блоке 12, перемножается в блоке 13 со значением П, полученным на 11-м шаге решения, которое поступает с выхода узла 25. Полученное значение Ь П поступает наИпервый вход блока 27, на второйвход которого подается значение приведенной стоимости П с блока 24доп(т.е. значение, включающее С ).доиНа выходе блока 27 формируется значение Ь =Ь П /11 отображаемое блон опком 6,В результате решения задачи навыходе блока 5 формируется сигнал,пропорциональный Т , на выходеминблока 19 - сигнал, пропорциональныйзначению 2 , которое отображаетсяблоком 8 индикации, а значения коэффициентов на блоках 16 -16 равныиоптимальному числу запасных блоков.Узел 25 работает следующим образом.РассчитываетсягдеЯ, и 1 - весовые коэффициенты для С и 2 соответственно, причем Р + Яр 1(1 - номер шага решения. Затем аналогично осуществляется решение на следующем шаге, т.е. переключатель 64 переводится в следующее положение одновременно с переключателем 38 блока 1 и т.д.Таким образом на выходе узла формируется значение приведенной стоимости для 3-го типа запасных блоков. формула изобретения 1. Аналоговый оптимизатор числа запасных блоков технической системы, содержащий узел Формирования приращения вероятности отказов, .первым выходом соединенный с первым информационным входом узла расчета времени простоя технической системы, первый выход которого соединен с первым информационным входом коммутатора, связанного первым выходом с информационным входом блока формирования коэффициента простоя технической системы, первый блок деления,выходом соединенный с первым входомпервого блока сравнения, выход которого подключен к управляющему входукоммутатора, источник постоянногонапряжения, выход которого подсоединен к установочным входам первых5 10 15 20 25 45 50 и вторых блоков задания коэффициентов затрат, блока задания ограничений и блока задания градиента, выходкоторого соединен с первым входомблока умножения, выход которого связанс первым входом второго блокаделения, выходом связанного с входомпервого блока индикации, выходы первых и вторых блоков задания коэффициентов затрат подключены к первымконтактам переключателя и к входамсоответственно первых и вторых блоков умножения на постоянный коэффициент, выходы первых блоков умножения на постоянный коэффициент связаны с соответствующими входами первого сумматора, выход источника постоянного напряжения соединен с вторыминформационным входом коммутатора,второй и третий выходы которого подключены соответственно к входам четвертого и пятого блоков индикации,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения области применения, он содержит блок вычитания,первый и второй узлы формирования приведенной стоимости и шестой блок индикации, второй выход узла формирования приращения вероятности отказов соединен с вторым информационнымвходом узла расчета времени простоятехнической системы, первый и второйинформационные выходы которого связаны соответственно с первым и вторым входами блока вычитания, выходомподключенного к первому входу первого блока деления, первый и второйинформационные входы и выход первогоблока формирования приведенной стоимости соединены соответственно с соответствующим вторым контактом переключателя, с выходом блока заданияограничений и с вторым входом второго блока деления, первый и второйинформационные входы и выход второго блока формирования приведеннойстоимости связаны соответственно с соответствующим вторым контактом.переключателя, с первым информационным входом первого блока формирования приведенной стоимости и с вторымвходом первого блока деления, объединенным с вторым входом блока умноженил, выход блока формирования коэффициента простоя подключен к входу второго блока индикации, выход блока задания градиента соединен с вторым входом первого блока сравнения, выход первого сумматора подключен к первому входу второго блока сравнения, выходы вторых блоков умножения на постоянный коэффициент связаны с входами второго сумматора, выходом соединенного с входом третьего блока индикации, выход блока задания ограничения подсоединен к второму входу второго блока сравнения, выход которого связан с входом шестого блока индикации.2, Оптимизатор по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что узел формирования приведенной стоимости содержит блок умножения на постоянные коэффициенты, два инвертора, три блока суммирования, два блока умножения, источник единичного напряжения, переключатель и блок задания шага решения, подсоединенный выходом через контакты переключателя квходам блока умножения на постоянныекоэффициенты, выходы которого соединены с входом первого инвертора, выходом подсоединенного к первому информационному входу первого блокасуммирования, выходом связанного спервым входом второго блока умножения, первый вход и выход которогоподключены соответственно к первому информационному входу узла и к второму информационному входу третьего блока суммирования, выход источника единичного напряжения связан с вторым информационным входом первого и с вторым информационным входом второго блока суммирования, выход второго инвертора через последовательно соединенные второй блок суммирования и первый блок умножения связан с первым информационным входом третьего блока суммирования, выход которого является выходом узла, второй вход первого блока умножения подключен к второму информационному входу узла, а выход первого блокасуммирования - к входу второго инвертора.1285496 Фис 3 Составитель С.ДемиденТехред В.Кадар Корректор Л. Пилипенко к исное 4 5 роизводственно-полиграфическое предприятие, г.укгород, ул.Проектная,едактор И.Ник акаэ 7527/52 Тир НИИПИ Государств по делам изоб 13035, Москва, Ж