Устройство для определения рационального варианта технического обслуживания сложной технической системы в условиях ограниченного времени

Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована для определения рационального варианта технического обслуживания (ТО) сложной технической системы (СТС) в условиях ограниченного времени.

Цель полезной модели - решение задач по определению рационального варианта ТО СТС в условиях ограниченного времени.

Устройство для определения рационального варианта ТО СТС в условиях ограниченного времени содержит блок управления, пять блоков умножения, два блока вычитания, два блока сложения, три блока памяти, блок выбора максимальных значений, блок сортировки.

Применение предлагаемого устройства позволит избежать рутинной вычислительной работы, связанной с решением задач по определению рационального варианта ТО СТС в условиях ограниченного времени.

Устройство относится к вычислительной технике и может быть использовано для определения рационального варианта технического обслуживания сложной технической системы в условиях ограниченного времени.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому (прототип) является устройство для определения оптимального периода технического обслуживания системы (свидетельство на полезную модель RU 2310913 С1, 2007 г.), содержащее датчик времени, m вычислителей коэффициентов готовности (по числу подсистем, входящих в обслуживаемую систему), в свою очередь каждый вычислитель включает в себя функциональный преобразователь, два умножителя, два сумматора, вычитатель, интегратор и делитель. Также, в устройство входит блок задержки, включающий в себя m - 2 элемента задержки, анализатор, реализующий выбор минимальной из m переменных, элемент задержки, элемент сравнения, ключ, блок из m выходных цепей, каждая из которых представляет собой последовательно соединенные элементы задержки, и ключ. Это устройство позволяет определять оптимальную периодичность технического обслуживания системы.

Однако прототип не позволяет решать задачу по определению рационального варианта технического обслуживания системы в условиях ограниченного времени.

Цель предлагаемой полезной модели - создание устройства позволяющего решать задачи определения рационального варианта технического обслуживания сложной технической системы в условиях ограниченного времени.

Результатом технического характера заявленной полезной модели является рациональный вариант технического обслуживания сложной технической системы в условиях ограниченного времени, который достигается тем, что в устройстве имеется: блок управления, пять блоков умножения, два блока вычитания, два блока сложения, три блока памяти, блок выбора максимальных значений, блок сортировки.

В предлагаемом устройстве по новому организована взаимосвязь между блоками следующим образом: вход П (вход устройства, обеспечивающий запуск устройства и обнуление всех блоков устройства) устройства соединен с управляющим входом блока 1 управления, вход p _i (вход устройства, на который подаются значения вероятностей отсутствия необнаруженных отказов после контроля i-того элемента сложной технической системы) устройства соединен с первым информационным входом блока 2 умножения и информационным входом блока 13 памяти, вход s_i (вход устройства, на который подаются значения вероятностей того, что в течение контроля i-того элемента сложной технической системы отказ ее из-за «отрицательного» влияния контроля не возникнет) устройства соединен со вторым информационным входом блока 2 умножения и вторым информационным входом блока k_i умножения, вход k_i (вход устройства, на который подаются значения вероятностей обнаружения отказа в i-том элементе сложной технической системы при контроле правильности его функционирования) устройства соединен с первым информационным входом блока 3 умножения, вход u_i (вход устройства, на который подаются значения вероятностей того, что до момента контроля в i-том элементе сложной технической системы не возникнет «постепенный» отказ) устройства соединен со вторым информационным входом блока 3 умножения, вход v _i (вход устройства, на который подаются значения вероятностей того, что до момента контроля в i-том элементе сложной технической системы не возникнет «внезапный» отказ) устройства соединен с первым информационным входом блока 4 умножения, вход 1 (вход устройства, на который подается числовое значение 1) устройства соединен с первым информационным входом блока 5 вычитания и первым информационным входом блока 6 вычитания, вход q _i (вход устройства, на который подаются значения вероятностей обнаружения отказа i-того элемента сложной технической системы при контроле его работоспособности) устройства соединен с первым информационным входом блока 7 умножения, первый выход блока 7 управления соединен с управляющим входом блока 2 умножения, блока 3 умножения, блока 4 умножения, второй выход блока 7 управления соединен с управляющим входом блока 6 вычитания и блока 6 вычитания, третий выход блока 7 управления соединен с управляющим входом блока 7 умножения и блока 8 умножения, четвертый выход блока 7 управления соединен с управляющим входом блока Р сложения и блока 70 сложения, пятый выход блока 7 управления соединен с управляющим входом блока 11 памяти, блока 12 памяти и блока 13 памяти, шестой выход блока 1 управления соединен с управляющим входом блока 14 выбора максимальных значений, седьмой выход блока 1 управления соединен с управляющим входом блока 15 сортировки, выход блока 2 умножения соединен со вторым информационным входом блока 5 вычитания, вторым информационным входом блока 9 сложения и вторым информационным входом блока 10 сложения, выход блока 3 умножения соединен с первым информационным входом блока 8 умножения, выход блока 4 умножения соединен со вторым информационным входом блока 6 вычитания, выход блока 3 вычитания соединен со вторым информационным входом блока 7 умножения, выход блока 6 вычитания соединен со вторым информационным входом блока 8 умножения, выход блока 7 умножения соединен с первым информационным входом блока 9 сложения, выход блока 8 умножения соединен с первым информационным входом блока 10 сложения, выход блока 9 сложения соединен с информационным входом блока 11 памяти, выход блока 70 сложения соединен с информационным входом блока 12 памяти, выход блока 11 памяти соединен с первым информационным входом блока 14 выбора максимальных значений и с выходным устройством Р (устройство отображающее информацию), выход блока 12 памяти соединен со вторым информационным входом блока 14 выбора максимальных значений и с выходным устройством P (устройство отображающее информацию), выход блока 13 памяти соединен со третьим информационным входом блока 14 выбора максимальных значений и с выходным устройством P (устройство отображающее информацию), выход блока 14 выбора максимальных значений соединен с информационным блоком 13 сортировки и с выходным устройством P (устройство отображающее информацию), выход блока 13 соединен с выходным устройством Р (устройство отображающее информацию), что является основанием для целесообразного варианта технического обслуживания сложной технической системы в условиях ограниченного времени.

Устройство определения рационального варианта технического обслуживания сложной технической системы в условиях ограниченного времени реализует следующие теоретические положения.

В ходе подготовки сложной технической системы к использованию по назначению выполняются мероприятия по контролю работоспособности и правильности функционирования ее элементов. Следует отметить, что под работоспособностью элементов сложной технической системы понимается такое состояние, при котором они способны выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации, в течение заданного срока службы. Под функционированием понимается возможность выполнения элементами сложной технической системы заданных функций. Применение этих видов контроля позволяет найти рациональное соотношение между количественной оценкой, полученной по результатам контроля информации о техническом состоянии сложной технической системы и величиной затрат на ее получение и реализацию. Кроме того, на элементах сложной технической системы выполняются другие работы, повышающие их техническое состояние. К таким работам относится: проведение внешнего осмотра, проверка крепления, смазка механизмов и др.

В практике применения сложных технических систем иногда возникают ситуации, когда техническое обслуживание требуется проводить в условиях ограниченного времени [1]. Поэтому определение варианта технического обслуживания, позволяющего повысить коэффициент готовности сложной технической системы является важнейшей проблемой их эксплуатации.

Одним из возможных выходов из данной ситуации может быть уменьшение объема выполняемых мероприятий по контролю работоспособности и правильности функционирования, а также проведения других работ направленных на повышение технической готовности сложной технической системы.

Определение необходимого количества выполняемых мероприятий основывается на делении сложной технической системы на более мелкие подсистемы. В свою очередь эти подсистемы включают параметры, которые подлежат проверке.

При проверке сложной технической системы перед применением каждая i-я группа элементов контролируется только по одному из возможных вариантов, поэтому вероятность отсутствия необнаруженных отказов после контроля сложной технической системы будет определяться [2]:

при ограничении

В случае проверки i-ой группы сложной технической системы на работоспособность, вероятность отсутствия после такого контроля i-ой группы необнаруженных отказов равна

Если i-я группа сложной технической системы проверяется на правильность функционирования, то вероятность отсутствия после контроля i-ой группы необнаруженных отказов равна

В случае, если контроль z-ой группы сложной технической системы не проводится, то вероятность того, что в ней к моменту окончания контроля отказ не произойдет, равна

Таким образом, значение вероятности отсутствия после контроля сложной технической системы необнаруженных отказов будет равно [2]

Задача состоит в выборе такой совокупности параметров и способов контроля, которая соответствует максимальному значению показателя эффективности (6) при соблюдении ограничения на время технического обслуживания.

Устройство реализует указанные теоретические положения и представлено на фигуре 1.

Работа устройства осуществляется в определенной последовательности, задаваемой тактовыми импульсами блока 1 управления.

Начальная установка блоков устройства происходит при подаче импульса на вход П, в результате действия которого обнуляются все блоки устройства и запускается блок 1 управления. Одновременно на информационные входы блоков поступают значения p_i, s_i, k_i, u_i, v _i, q_i, 1, где .

Первый тактовый импульс с первого выхода блока 1 управления поступает на управляющий вход блока 2 умножения, блока 3 умножения, блока 4 умножения и инициирует их работу. В результате чего, на первый информационный вход блока 2 умножения поступает значение p_i, на второй информационный вход блока 2 умножения поступает значение s₁, на выходе блока 2 умножения формируется значение p₁s₁ . На первый информационный вход блока 3 умножения поступает значение k_i, на второй информационный вход блока 3 умножения поступает значение u₁, на выходе блока 3 умножения формируется значение k₁u₁. На первый информационный вход блока 4 умножения поступает значение v₁, на второй информационный вход блока 4 умножения поступает значение s ₁, на выходе блока 4 умножения формируется значение v ₁s₁.

Второй тактовый импульс со второго выхода блока 1 управления поступает на управляющий вход блока 5 вычитания, блока 6 вычитания и инициирует их работу. В результате чего, на первый информационный вход блока 5 вычитания поступает числовое значение 1, на второй информационный вход блока 3 вычитания поступает значение p₁s₁ , на выходе блока 3 вычитания формируется значение 1-p₁ s₁. На первый информационный вход блока 6 вычитания поступает числовое значение 1, на второй информационный вход блока 6 вычитания поступает значение v₁s₁ , на выходе блока 6 вычитания формируется значение 1-v₁ s₁.

Третий тактовый импульс с третьего выхода блока 1 управления поступает на управляющий вход блока 7 умножения, блока 8 умножения и инициирует их работу. В результате чего, на первый информационный вход блока 7 умножения поступает значение q₁, на второй информационный вход блока 7 умножения поступает значение 1-p₁s₁, на выходе блока 7 умножения формируется значение q₁(1-p ₁s₁). На первый информационный вход блока 5 умножения поступает значение k₁u₁, на второй информационный вход блока 8 умножения поступает значение 1-v ₁s₁, на выходе блока 8 умножения формируется значение k₁u₁(1-v₁s₁ ).

Четвертый тактовый импульс с четвертого выхода блока 1 управления поступает на управляющий вход блока 9 сложения, блока 10 сложения и инициирует их работу. В результате чего, на первый информационный вход блока 9 сложения поступает значение q₁(1-p₁s₁), на второй информационный вход блока 9 сложения поступает значение p₁s₁ , на выходе блока 9 сложения формируется значение q₁ (1-p₁s₁)+p₁s₁. На первый информационный вход блока 10 сложения поступает значение k₁u₁(1-v₁s₁), на второй информационный вход блока 10 сложения поступает значение p₁s₁, на выходе блока 10 сложения формируется значение k₁u₁(1-v₁s₁ )+p₁s₁.

Пятый тактовый импульс с пятого выхода блока 1 управления поступает на управляющий вход блока 11 памяти (имеющий 20 ячеек памяти), блока 12 памяти (имеющий 20 ячеек памяти), 13 памяти (имеющий 20 ячеек памяти) и инициирует их работу. В результате чего, в первую ячейку блока 11 памяти записывается значение q₁(1-p₁s₁ )+p₁s₁, в первую ячейку блока 12 памяти записывается значение k₁u₁(1-v₁ s₁)+p₁s₁, в первую ячейку блока 13 памяти записывается значение p₁.

Шестой тактовый импульс с первого выхода блока 1 управления поступает на управляющий вход блока 2 умножения, блока 3 умножения, блока 4 умножения и инициирует их работу. В результате чего, на первый информационный вход блока 2 умножения поступает значение p ₂, на второй информационный вход блока 2 умножения поступает значение s₂, на выходе блока 2 умножения формируется значение p₂s₂. На первый информационный вход блока 3 умножения поступает значение k₂, на второй информационный вход блока 3 умножения поступает значение u ₂, на выходе блока 3 умножения формируется значение k ₂u₂. На первый информационный вход блока 4 умножения поступает значение v₂, на второй информационный вход блока 4 умножения поступает значение s₂, на выходе блока 4 умножения формируется значение v₂s₂ .

Седьмой тактовый импульс со второго выхода блока 1 управления поступает на управляющий вход блока 3 вычитания, блока 6 вычитания и инициирует их работу. В результате чего, на первый информационный вход блока 5 вычитания поступает числовое значение 1, на второй информационный вход блока 5 вычитания поступает значение p₂s₂, на выходе блока 5 вычитания формируется значение 1-p₂s₂. На первый информационный вход блока 6 вычитания поступает числовое значение 1, на второй информационный вход блока 6 вычитания поступает значение v₂s₂, на выходе блока 6 вычитания формируется значение 1-v₂s₂.

Восьмой тактовый импульс с третьего выхода блока 1 управления поступает на управляющий вход блока 7 умножения, блока 8 умножения и инициирует их работу. В результате чего, на первый информационный вход блока 7 умножения поступает значение q₂, на второй информационный вход блока 7 умножения поступает значение 1-p ₂s₂, на выходе блока 7 умножения формируется значение q₂(1-p₂s₂). На первый информационный вход блока 8 умножения поступает значение k ₂u₂, на второй информационный вход блока 8 умножения поступает значение 1-v₂s₂, на выходе блока 8 умножения формируется значение k₂u₂(1-v ₂s₂).

Девятый тактовый импульс с четвертого выхода блока 1 управления поступает на управляющий вход блока 9 сложения, блока 10 сложения и инициирует их работу. В результате чего, на первый информационный вход блока 9 сложения поступает значение q₂(1-p₂s₂ ), на второй информационный вход блока 9 сложения поступает значение p₂s₂, на выходе блока 9 сложения формируется значение q₂(1-p₂s₂)+p₂ s₂. На первый информационный вход блока 10 сложения поступает значение k₂u₂(1-v₂ s₂), на второй информационный вход блока 10 сложения поступает значение p₂s₂, на выходе блока 10 сложения формируется значение k₂u₂(1-v ₂s₂)+p₂s₂.

Десятый тактовый импульс с пятого выхода блока 1 управления поступает на управляющий вход блока 11 памяти (имеющий 20 ячеек памяти), блока 12 памяти (имеющий 20 ячеек памяти), 13 памяти (имеющий 20 ячеек памяти) и инициирует их работу. В результате чего, во вторую ячейку блока 11 памяти записывается значение q₂ (1-p₂s₂)+p₂s₂, во вторую ячейку блока 12 памяти записывается значение k₂ u₂(1-v₂s₂)+p₂s ₂, во вторую ячейку блока 13 памяти записывается значение p₂.

С одиннадцатого по сотый тактовые импульсы проводят аналогичные операции, в результате чего в ячейках блока 11 памяти записываются значения q_i(1-p_i s_i)+p_is_i(), которые поступают на выходное устройство P, в ячейках блока 12 памяти записываются значения k_iu_i (1-v_is_i)+p_is_i(), которые поступают на выходное устройство Р, в ячейках блока 13 памяти записываются значения p_i (), которые поступают на выходное устройство Р.

Сто первый тактовый импульс с шестого выхода блока 1 управления поступает на управляющий вход блока 14 выбора максимальных значений и инициирует его работу. В результате чего, на первый информационный вход блока 14 выбора максимальных значений поступают значения (q_i(1-p_is_i)+p_is _i, на второй информационный вход блока 14 выбора максимальных значений поступают значения k_iu_i(1-v _is_i)+p_is_i, на третий информационный вход блока 14 выбора максимальных значений поступают значения p_i, на выходе блока 14 выбора максимальных значений формируются значения max[(q_i(1-p_is _i)+p_is_i;k_iu_i (1-v_is_i)+p_is_i;p _i], которые поступают на выходное устройство Р.

Сто второй тактовый импульс с седьмого выхода блока 1 управления поступает на управляющий вход блока 15 сортировки и инициирует его работу. В результате чего, на информационный вход блока 15 сортировки поступают значения max[(q_i(1-p_i s_i)+p_is_i;k_iu _i(1-v_is_i)+p_is_i ;p_i], на выходе блока 15 сортировки формируются значения max[(q_i(1-p_is_i)+p_i s_i;k_iu_i(1-v_is _i)+p_is_i;p_i] выстроенные в убывающем порядке, которые поступают на выходное устройство Р.

Таким образом, применение предлагаемого устройства позволит избежать рутинной вычислительной работы, связанной с решением задач по определению рационального варианта технического обслуживания сложной технической системы в условиях ограниченного времени.

Список используемой литературы

1. Малиновский B.C., Мялькин В.А., Рытов А.В. Методология определения значимости отказов артиллерийской части самоходного артиллерийского орудия. Труды 13 всероссийской НПК. Том 3. С-Пб.: НПО СМ, 2010, 197-201 с.

2. Барзилович Е.Ю. Модели технического обслуживания сложных систем. Учебное пособие. М.: ВШ, 1992, 231 с.

Устройство для определения рационального варианта технического обслуживания сложной технической системы в условиях ограниченного времени, содержащее блок управления, пять блоков умножения, два блока вычитания, два блока сложения, три блока памяти, блок выбора максимальных значений, блок сортировки, причем вход П (вход устройства, обеспечивающий запуск устройства и обнуление всех блоков устройства) устройства соединен с управляющим входом блока 1 управления, вход р_i (вход устройства, на который подаются значения вероятностей отсутствия необнаруженных отказов после контроля i-го элемента сложной технической системы) устройства соединен с первым информационным входом блока 2 умножения и информационным входом блока 13 памяти, вход s_i (вход устройства, на который подаются значения вероятностей того, что в течение контроля i-го элемента сложной технической системы отказ ее из-за «отрицательного» влияния контроля не возникнет) устройства соединен со вторым информационным входом блока 2 умножения и вторым информационным входом блока 4 умножения, вход k_i (вход устройства, на который подаются значения вероятностей обнаружения отказа в i-м элементе сложной технической системы при контроле правильности его функционирования) устройства соединен с первым информационным входом блока 3 умножения, вход u _i (вход устройства, на который подаются значения вероятностей того, что до момента контроля в i-м элементе сложной технической системы не возникнет «постепенный» отказ) устройства соединен со вторым информационным входом блока 3 умножения, вход v_i (вход устройства, на который подаются значения вероятностей того, что до момента контроля в i-м элементе сложной технической системы не возникнет «внезапный» отказ) устройства соединен с первым информационным входом блока 4 умножения, вход 1 (вход устройства, на который подается числовое значение 1) устройства соединен с первым информационным входом блока 5 вычитания и первым информационным входом блока 6 вычитания, вход q_i (вход устройства, на который подаются значения вероятностей обнаружения отказа i-го элемента сложной технической системы при контроле его работоспособности) устройства соединен с первым информационным входом блока 7 умножения, первый выход блока 1 управления соединен с управляющим входом блока 2 умножения, блока 3 умножения, блока 4 умножения, второй выход блока 1 управления соединен с управляющим входом блока 5 вычитания и блока 6 вычитания, третий выход блока 1 управления соединен с управляющим входом блока 7 умножения и блока 8 умножения, четвертый выход блока 1 управления соединен с управляющим входом блока 9 сложения и блока 10 сложения, пятый выход блока 1 управления соединен с управляющим входом блока 11 памяти, блока 12 памяти и блока 13 памяти, шестой выход блока 1 управления соединен с управляющим входом блока 14 выбора максимальных значений, седьмой выход блока 1 управления соединен с управляющим входом блока 15 сортировки, выход блока 2 умножения соединен со вторым информационным входом блока 5 вычитания, вторым информационным входом блока 9 сложения и вторым информационным входом блока 10 сложения, выход блока 3 умножения соединен с первым информационным входом блока 8 умножения, выход блока 4 умножения соединен со вторым информационным входом блока 6 вычитания, выход блока 5 вычитания соединен со вторым информационным входом блока 7 умножения, выход блока 6 вычитания соединен со вторым информационным входом блока 8 умножения, выход блока 7 умножения соединен с первым информационным входом блока 9 сложения, выход блока 8 умножения соединен с первым информационным входом блока 10 сложения, выход блока 9 сложения соединен с информационным входом блока 11 памяти, выход блока 10 сложения соединен с информационным входом блока 12 памяти, выход блока 11 памяти соединен с первым информационным входом блока 14 выбора максимальных значений и с выходным устройством Р (устройство, отображающее информацию), выход блока 12 памяти соединен со вторым информационным входом блока 14 выбора максимальных значений и с выходным устройством Р (устройство, отображающее информацию), выход блока 13 памяти соединен со третьим информационным входом блока 14 выбора максимальных значений и с выходным устройством Р (устройство, отображающее информацию), выход блока 14 выбора максимальных значений соединен с информационным блоком 15 сортировки и с выходным устройством Р (устройство, отображающее информацию), выход блока 15 соединен с выходным устройством Р (устройство отображающее информацию), что является основанием для целесообразного варианта технического обслуживания сложной технической системы в условиях ограниченного времени.