Аналоговый оптимизатор числа запасных блоков технической системы

,ЯО,А 2 51 )5 0 06 0 7/48, 7/1 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСНО ВИДЕТЕЛЬСТВ отказов, узел расчета времени простоясистемы, блоки вычитания, блоки деления, блок формирования времени простоя технической системы, блоки индикации, блок задания градиента, блокиумножения, блоки задания коэффициентов затрат, сумматоры, блоки сравнения, коммутатор, узлы формированияприведенной стоимости затрат, блокзадания ограничения, переключатель,блок задания общего времени работы,блок задания интенсивности обслуживания системы. Расчет оптимальногочисла запасных блоков системы осуществляется на базе расширенного обьема исходной информации и по большемучислу показателей, в результате чегоустройство может обслужить более широкий класс технических систем. 6 ил. идетельств 6 С 7/481иислииспольи может бь тени ехник Изоб тельнойано тимального опр ени де Т систежных пас о и ехнич сис ние ел пола- уатат С тся о в о коли ч гаемое ) времы или заданемени, на коть системы к ть максимальТ - общее (предполамя работы систе ный интервал вр тором готовнос работе должна б но возможной.Использование Кг поэ акое количество запасн анньж ествля ффициен еКги ментов этом исполь функциональтехндля кзуетс и значим и э ической системыоэффициента готя выражение яет найти элементов ос ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(54) АНАЛОГОВЫЙ ОПТИМИЗАТОР ЧИСЛАЗАПАСНЫХ БЛОКОВ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ(57 ) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при определении оптимальногоколичества запасных блоков сложныхтехнических систем. Цель изобретениярасширение применения устройства.Аналоговый оптимизатор содержит узелформирования приращения вероятности ества запасных блоков их тем,зобретения . - расширименения устройства.ть изобретения заклюо расчет оптимально чества запасных блоков при ограничениях по стоимости о ется по двум показателям: к ту готовности системы к раб- среднее время простоямы из-за недостатканых блоков для заданнтервала или всего прегаемого времени эксплции системы,1547003 Т-Т,Кг Т ш х 1 ЗО 50 которое для заданного интервала времени эксплуатации системы исключитпрактическую возможность ее отказа,т.е, обеспечит К - 1 . В общем слу 5чае это количество запасных элементовне совпадает с тем количеством, которое найдено по Т-шы, т,к. Т уаг.Как минимизируемый показатель, Кгимеет первостепенное значение длятех систем, которые несут дежурство,поскольку, как правило период дежурства является непродолжительным всравнении с установленным сроком экс"плуатацииаи на этот период обеспечение К-Ч является не только актуальной, но и реальной задачей,11 атематически задача выбора оптимального комплекта запасных блоковсостоит в поиске комплекта запасныхблоков, обеспечивающего в определенной весовой пропорции: ИЕ =" У(п;)- шах , (1)1,при условииИС =- и;С:И 1где Тв =Т,(п) - среднее времяпростоя системы из-за недостатка запасньпс блоков,причем Т , (п:,) = о;Р; Т;С - суммарная стоимость затрат,С, - стоимость запасного блоках-го типа;и, - количество запасных блоков, - интенсивность потока отказовтехнической системы по -мутипу блоковЕ - суьщарная значимость запасных блоков,Е - значимость запасного блока1-го типа,Ы. = рТ " параметр обслуживания соответствующий выбранному ти"- пу запасных блоковТ . интенсивность обслуживания(восстановления) системы,",Т - общее предполагаемое времяработы системы,Устройство решает задачу (1 ) градиентным методом путем выбора для каждого -го типа блоков такого наименьшего значения п , для которого впервые выполняется условие т;(п,) - Т; (п;+, )1БТ; (п,) (2)Пгде Ь - произвольно выбранный градиент;П; = С; ,+ 7,; ,2 - приведеннаястоимость затрат по С и по Е.На Фиг. 1 приведена структурнаясхема устройства, на фиг, 2 - схемаузла Формирования прирашения вероятности отказов, на фиг. 3 - схема узларасчета времени простоя техническойсистемы; на Фиг, 4 - схема второгоузла Формирования приведенной стоимости затрат, на Фиг. 5 - схема коммутатора", на Фиг. 6 - схема блокаформирования параметра обслуживаниясистемы.Аналоговый оптимизатор содержитузел 1 Формирования приращения веро:.ятности отказов, узел 2 расчета времени простой системы, первый блок 3вычитания, первый блок 4 деленияблок 5 Формирования времени простоятехнической системы, первый - шестойблоки 6-11 индикации, блок 12 задания градиента, блок 13 умножения,первые 14-14 и вторые 15-15бло ки задания коэффициентов затрат, пер"вые 16 -16 и вторые 17-17 ц блокиумножения на постоянный коэффициент,первый 18 и второй 19 сумматоры, первый 20 и второй 21 блоки сравнения,коммутатор 22, источник 23 постоянного напряжения, первый 24 и второй25 узлы Формирования приведенной стоычости затрат, блок 26 задания ограничения, второй блок 27 деления ипереключатель 28,Узел 1 Формирования приращениявероятности отказов содержит переключающие контакты 29-32, блок 33 Формирования параметра обслуживаниясистемы, включающий умножители 33-1,33-2, 33-3, масштабный блок 34, блок35 суммирования, блок 36 деления,переключатель 37, переключающие контакты 38 38 и 38 э, кнопку 39,7003 5 154реле 40 и блоки 41-46 памяти с первого по шестой.Узел 2 расчета времени простоятехнической системы содержит блоки47 -47 задания интенсивностей отка-зов, блок 48 суммирования, блок 49деления, блоки 50-50 задания времени простоя системы, блоки 51 и 52умножения и переключатель 53.Второй узел 25 формирования приведенной стоимости затрат содержитблок 54 задания шага решения, блок55 умножения на постоянные коэффициенты, первый 56 и второй 57 инверторы, первый 58, второй 59 и третий60 блоки суммирования, первый 61 ивторой 62 блоки умножения, источник63 единичного напряжения и переключатель 64.Схема устройства включает такжеблок 65 задания общего (предполагаемого) времени работы, блок 66 задания интенсивности обслуживания системы, второй блок 67 вычитания и третий блок 68 деления,Устройство работает следующим образом,На блоке 12 устанавливается напряжение, пропорциональное значениюградиента Ь ) О, на блоках 14- 14 -напряжения, пропорциональные С наблоках 15 в ,15 - напряжения, пропорциональные У;, на блоке 26 - напряжение, соответствующее значениюС я, на блоке 65 - напряжение, пропорциональное общему предполагаемомувремени работы системы, на блоке 66 -напряжение, пропорциональное интенсивности обслуживанияна блоках47 - 47 - напряжения, пропорциональные интенсивности отказов ф; , наблоках 50-50- напряжения, пропорциональные параметру Т;, на блоке 54 значение выбранного шага решения. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На каждом этапе решения задания осуществляется пошаговая процедура определения оптимального числа запасных элементов всех типов для выбранного градиента Ь. На каждом -м шаге определяется число одного из М типов запасных элементов. Дпя этого переключатель 28 устанавливают в положение, соответствующее -му типу запасных элементов, на блоке 63 - значение единичного напряжения П . 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(д,1). Эти значения подаются на соответствующие входы узла 2, на выходах которого формируются сигналы, пропорциональные значениям Т,(О) и Т,(1)Значение Т,(О) подается на вход уменьшаемого блока 3, а сигнал, пропорциональный Т (1) на его вход вычитаемого, С выхода блока 3 снимается сигнал, пропорциональныйТ (О), который подается на вход числителя блока 4, на вход знаменателя которого подается значение приведенной стоимости затрат с выхода узла 25. С выхода блока 4 снимается сигнал, пропорциональный значению Ь;(0), который сравнивается с установленным градиентом блока 12, Это сравнение происходит в блоке 20. Если Ь (0)Ь, то коммутатор 22 не срабатывает и горит индикатор 10 "Увеличить и". После этого переключатель 37 переводится в следующее положение, соответствующее увеличению числа запасных элементов -го типа на один элемент, и рещение аналогично продолжается до тех пор, пока не окажется, что Ь , (и) С Ь, тогда срабатывает коммутатор 22, отключая блок 1 0 от источника 23 напряжения, и подключает к нему блок 9 Установить и". 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 число запасных блоков каждого типа.После выполнения И шагов решения на выходе сумматора 18 формируется суммарное значение С, а на выходе сумматора 19 - максимальное значение 2, величина которого отображается блоком 8, По показаниям блока 11 визуально определяется, выполнено ли ограничение. Если оно выполнено, то по сигналу на втором управляющем входе коммутатор 22 подключает вьход блока 65 к входу уменьшаемого блока 67 и к входу знаменателя блока 68, На вход вычитаемого блока 87 подается сигнал с выхода блока 5, пропорциональный минимальному времени простоя системы. С выхода блока 67 снимаетс,я сигнал, пропорциональный разности Т-Т, и подается на вход числителяблока 68 деления. На вьгходе блока68 формируется сигнал, пропорциональный значению Кг х, которое отображаГ вохеется блоком 7 индикации. Зацача ре 5шена, В противном случае схему возвращают в исходное положение, на блоке 12 устанавливают новое значениеЬ , определенное по гнгказанию блока6, и процедуру решения повторяют.Новое значение Ь определяетсяследующим образом. Значение Ь, ранееустановленное в блоке 12, перемножа-.ется в блоке 13 со значением ПЕ, полученным наф И-м шаге, решения, которое поступает с выхода узла 25. Полученное значение Ь ПЕ поступает навход числителя блокаР, на вход зна-менателя которого подается значение приведенной стоимости Потоп сблока 24 (т.е, значение, включающееСсщ). На выходе блока 2 Формируетсязначение Ь = Ь Пи/Потображаемое блоком 6.В результате решения задачи на выходе блока 68 Формируется сигнал,пропорциональный Кг , на выходеблока 19 - сигнал, пропорциональныйзначению Ещ , которое отображаетсяблоком 8 индикации, а значения коэфФициентов на блоках 16-16 и разны оптимальному числу запасных блоков.Принцип работы узла 1 Формиооваиия приращения вероятности отказовзаключается в следующем,Перед началом работы переключатель 37 устанавлив .1 ся в нулевоеподох. ение. На блоке 65 устанавливается напряжение, пропорциональноеобщему предполагаемому времени раба- А 0ты системы, на олоке бб - напряже"ние, пропорциональное интенсивностиобслуживаниями,соответствующей зыбран -ному типу (з.-му) запасных блоков.Нажимается кнопка 39 и ЕЕ,их, по -дается на вход блоков 35 и 33. В блоке 33 происходит Формирование параметра обслуживания с = ОТ. С выходаблока 33 снимается напряжение, пропорциональное Ы, , и через переключатель 37 подается на вход масштабного блока 34. Выходное напряжениес выхода блока 34, пропорциональноесЬ, подается на вход блока 41 и входблока 35 суммирования. С выхода блока 35 суммирования снимается напряжение, пропорциональное 1+ М и подается на вход блока 43, Выходные напряжения с блоков 41 и 43 через переключающие контакты 31 и 32 подаются на вход блока 36 деления, с выхода которого снимается напряжение, пропорциональное сс /1+ Ы, и запоминается в блоке 45. Это напряжение соответствует значению вероятности отказа технической системы из-за недостачи запасных блоков выбранного (1-го) типа, когда количество запасных блоков этого (-го) типа равно нулю.На втором шаге переключатель 37 г:ереводится в положение 1,при этом срабатывает реле 40 и переключает свои контакты 29-32, 38 в противоположное положение, Напряжения, пропорциональные с, и 1+М , с выходов блоков 41 и 43 через переключающие контакты 29 и 30 подаются на входы блоков 33 и 35 соответственно. С выхода блока 33 снимается напряжение, пропорциональное с , и через переключатель 372подается на вход масштабного блока 34, с выхода которого снимается напряжение, пропорциональное сь/2. Выходное напряжение с блока 34 подается на вход блока 42 и на первый вход блока 35 суммирования. С выхода блока 35 суммирования снимается напряжениегУ пропорциональноеЫ /2+(1+Й), и подается на вход блока 44. Напряжения, пропорциональные 06 /2 и с- /2+(1+06) с выходов блоков 42 и 44 через переключающие контакты 31 и 32 подаются на блок 36 деления, с выхода которого снимается сигнал, пропорциональный22 Ес /2+(1+1)что соответствует значению вероятности отказа (простоя) технической системы из-за недостачи (отсутствия) запасных блоков выбранного (-го) типа, когда количество запасных блоков этого -го) типа равно единице. Этонапряжение задается на вход блока 46.С выходов блоков 45 и 46 снимаются напряжения, пропорциональные Р(с,0) и Р(Ы,1) соответственно, и подаются на соответствующие входы узла 2 расчета времени простоя технической системы,В дальнейшем работа схемы аналогична. Таким образом, с выходов блоков 41 и 42 получаем напряжения, пропорциональные ь /и что соответствует ре"г 1 1ализации первого сомножителя в Фор- мулеЬ к 1п к:сК Т(К,) = с 1;Р(о,К,) Т, и Т(К,+1) = о;Р(М;,К;+1) Т; К = 0,1,2Ь 50 Работа блока 33 в составе узла 1 происходит следующим образом.Перед началом работы переключатель 37 устанавливается в нулевое положение. На блоке 65 устанавливается напряжение, пропорциональное общему и с выходов блоков 43 и 44 напряжен,к 5Ь.ния, пропорциональные.что сок=О"ответствует реализации второго сомножителя этой формулы, С выходов блоков 45 и 46 получаем напряжения, пропорциональные соответственно Р,Ы,Й) иР(с.,п)Принцип работы узла 2 расчета времени простоя технической системы заключается в следующем. 15Переключатель 53 работает синхронно с переключателем 37. На блоках 41 в 4711 устанавливаются напряжения, пропорциональные ф; (1=1,2 Б) 1 а на блоках 50-50 ц - напряжения, пропорциональные Т, (1 = 1,2Я). На вход блока 48 суммирования пода - ются напряжения, пропорциональные ф; с блоков 471 - 47 м, а с его выхода снимается напряжение, пропорциональное 25 Ии подается на вход знаменателя блока 49 деления. На вход числителя блока,49 деления подается напряжение с блока 47 пропорциональное, а 30 с его выхода снимается напряже.ие,М пропорциональное с, = Ъ, / ф ко 1=1 торое подается на вхоц блока 51 умножения, На второй вход блока 51 умножения подается напряжение с блока 50 , пропорциональное Т а с его выхода снимается напряжение, пропорциональное с 1,Т;, которое подается на вход блока 52 умножения. 40Напряжения с выхода блоков 45 и 46 узла 1, пропорциональные соответственно Р(М;, К,) и Р(Ы;, К+1), подаются на входы (на два других входа) блока 52 умножения, с выходов которо го получаем напряжения, пропорциональные соответственно предполагаемому времени работы системы Т, на блоке 66 - напряжение, пропорциональное интенсивности обслуживания р, соответствующей выбранному (-му) типу запасных блоков.Нажимается кнопка 39.и Б подается на вход блоков 33 и 35. В блоке 33 в результате перемножения О и Т происходит формирование параметра обслуживания=Т, С выхода блока 33 снимается напряжение, пропорциональное, и черезпереключатель 37 подается на вход масштабного блока 34. Выходное напряжение с выхода блока 34. пропорциональное О( , подается на вход блока 41 и вход блока 35 суммирования. С выхода блока 35 суммирования снимается напряжение, пропорциональное 1+Ы, и подается на вход блока 43. Выходные напряжения с блоков 41 и 43 через переключающие контакты 31 и 32 подаются на вход блока 36 деления, с выхода которого снимается напряжение, пропорциональное Ы /1+ 06, и запоминается в блоке 45, Первый шаг работы закончен.На втором шаге переключатель переводится в положение Т, при этом срабатывает реле 40 и переключает свои контакты 29-32, 38 в противоположное состояние. 1 апряжения, пропорциональные с и 1+ьБ, с выходов блоков 41 и 43 через переключающие контакты 29 и 30 подаются на входы блоков 33 и 35 соответственно. С выхода блока 33 снимается напряжение, Пропорциональноеи через переклкчатель 3 подается на вход масштабного блока 34.В дальнейшем работа схемы аналогична. Таким образом, с выхода блока 33 получаем напряжения, пропорциональные ЫФормула и з о б р е т е н и яАналоговый оптимизатор числа запасных блоков технической системы по авт.св. В 1285496, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения, в него введены второй блок вычитания, третий блок деления, блок задания интенсивности обслуживания системы и блок задания общего времени работы системы, выход которого подсоединен с первому информационному входу узла формирования приращения вероятности отказов, выход блока формирования времени простоя технической системы через второй блок вычитания и третий блок деления связан с входом блока индикации, выход блока задания общего времени ра 5 бота системы через дополнительный контакт коммутатора подключен к вторым входам второго блока вычитания и третьего блока деления, выход блоказадания интенсивности обслуживаниясистемы соединен с вторым информационным входом узла формирования приращения вероятности отказов, а второйуправляющий вход коммутатора связан свыходом второго блока сравнения.1547003 ию,боставитель В, Воронков Техред М.Дидык едактор М Коррект Малец ина Тираж 55 одписно уда ениям и открьггиям при ГКНТ СССкая наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагари ЗаказВНИИПИ твенного комитета по изобр 113035, Москва, Ж, Рауш ф М