Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделия

 

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в на .умных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальное время начала контроля работоспособности изделия в условиях изменения надежностных характеристик объекта в процессе эксплуатации. Целью изобретения является расширение 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 время контроля работоспособности изделия, обеспечивающее функционирование с коэффициентом готовности не ниже заданного , в условиях изменения надежности характеристик изделия в процессе эксплуатации . 1 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 07 С 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4796250/24 (22) 28.02,90 (46) 07.02.92. Бюл. hL 5 (72) В.Д.Гришин. A.Í.Òèìîôååâ и М,Ю.Туркин (53) 681.178(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1617453, кл. 6 07 С 3/08, 1988 (прототип). (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ОПТИМАЛЬНОГО ПЕРИОДА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ИЗДЕЛИЯ (57) Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в на. учных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальное время начала контроля работоспособности иэделия в условиях изменения надежностных характеЯ2ы 1711208 А1 ристик объекта в процессе эксплуатации.

Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет определения 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 время контроля работоспособности изделия, обеспечицающее функционирование с коэффициентом готовности не ниже заданного, в условиях изменения надежности характеристик изделия в процессе эксплуатации. 1 ил.

1711208

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальное время начала контроля работоспособности изделия в условиях изменения надежностных характеристик объекта в процессе эксплуатации.

Известно устройство, позволяющее определять оптимальные периоды технического обслуживания изделий по различным критериям с учетом изменения надежностных характеристик изделия в процессе эксплуатации.

Однако они не позволяют определять оптимальное время начала контроля работоспособности, обеспечивающее функционирование изделия с коэффициентом готрвности не ниже заданного, что ограничивает область их применения, а также обладают низким быстродействием и точностью, так как определя|от оптимальные периоды технического обслуживания за несколько циклов работы и не позволяют учитывать время, затрачиваемое на аварийно-профилактический ремонт.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, которое позволяет определять оптимальный период технического обслуживания изделия по критерию максимума коэффициента готовности.

Его недостатком является узкая область применения и низкая точность, так как оно не позволяет определять время начала контроля, обеспечивающее функционирование изделия с коэффициентом готовности не ниже заданного, и учитывать изменение характеристик надежности изделия в процессе эксплуатации, Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет определения оптимального времени начала контроля работоспособности изделия, обеспечивающего функционирование изделия с коэффициентом готовности не ниже заданного, в условиях изменения надежности характеристик иэделия в процессе эксплуатации.

Опыт эксплуатации изделий различного целевого назначения показывает на необходимость проведения контроля и управления техническим состоянием этих изделий на всех этапах их эксплуатации.

Основной задачей контроля и управления техническим соотношением изделия является поддержание его в готовности к применению по назначению. Результат контроля в конечном итоге является качественной оценкой состояния изделия, хотя до этого могут использоваться количественные значения контролируемых параметров иэделия. Для изделий, состояние которых

1 оценивается по признакам: работоспособно или неработоспособно, готовность есть

5 свойство изделия быть работоспособным в любой момент заданного интервала времени.. Важной характеристикой качества фун:кционирования такйх иэделий является коэффициент готовйости.

10 Для многих типов восстанавливаемых изделий процесс, характеризующий состояние этих изделий в момент времени t, является регенерирующим. Поэтому коэффициент готовности изделия может быть определен

15 как отношение среднего времени, проведенного изделием в работоспособном состоянии за период между моментами регенерации Уф к средней длительности Тц этого периода, т.е, 20 к,=, 7ф

Tц

Интервал 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 обслуживания будет: ц — Yô + го + z0 (1 — P (ф (2)

40 где Р(g — вероятность безотказной работы на интервале времени между сеансами контроля работоспособности; го среднее время нахо>кдения изделия в состоянии скрытого отказа;

45 то — среднее время восстановления работоспособности изделия.

Считают, что контроль работоспособности изделия осуществляется только в плановые сеансы. Интервал времени между сеансами контроля есть период контроля т и его значение составляет

5 = Тф + г. (3) !

Среднее время Тф работоспособного состояния в период контроля определяют

"0 по формуле: г

rj,=j P (t) dt. о

1711208

r2

J P2 (t) (3t

: о

» К Q + Fs (1 — P2 (T2)) a+- arg

1P (t) dt о г+х (1 Р(г)) (5) 5

» К . (6) ri*= агу

ХP (с) dt о »Кз

1+ (1 — Р (г )) ti*- arg

Тогда, подставив (2), (3) и(4) в(1), получают

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 r= О, т.е. при постоянном контроле. Однако, практическая реализация системы постоянного контроля работоспособности изделий зачастую оказывается нецелесообразной по зкономйческим или техническим (сложность, габариты, вес) соображениям. Поэтому в большинстве случаев используется контроль, а для обеспечения требуемой готовности назначается некоторое заданное К г значение коэффициента готовности. Интервалы t 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.

Непрерывная функция Л(с) интенсивности отказов с необходимой степенью точности может быть аппроксимирована кусочнопостоянной функцией.

Пусть в некотором интервале времени

{О,с1) интенсивность отказов Л (с) = Л1, тогда безотказность изделия Р(с) = Р1. Оптимальный период Т1* койтроля работоспособйости изделия при этом будет найден так:

Если на следующем интервале времени f т1",u), Л(с) = i, Р(с) = Р, то тг* определится аналогично предыдущему значению, т.е..!. /

По такому алгоритму будет определять-, . ся оптимальный период контроля работоспособности изделия на всех последующих этапах для всех возможных значений интен10 сивности отказов изделия.

Предлагаемая математическая модель определения оптимального по критерию готовности иэделия в условиях изменяющейся надежности этого изделия может быть

15 реализована аппаратурно.

На чертеже показана схема устройства.

Устройство содержит блок 1 умножения, первый сумматор 2, блок 3 нелинейности, блок 4 деления, интегратор 5, первый

20 датчик 6 времени, первый компаратор 7, . первый элемент 8 памяти, второй элемент 9 памяти, первый ключ 10, второй ключ 11, третий элемент 12 памяти, первый триггер

13, второй триггер 14, второй датчик 15 вре25 мени, элемент ИЛИ 16, второй сумматор 17 и второй компаратор 18.

Устройство работает следующим образом.

По сигналу "Пуск", поступающему с чет30 вертого входа устройства через элемент

ИЛИ 16, первый триггер 13 переводится в единичное состояние. По фронту единичного сигнала с выхода первого триггера 13 одновременно начинают работать блок 3 не35 линейности, интегратор 5, первый датчик 6, в третьем элементе 12 памяти запоминается входное значение интенсивности отказов изделия )q (i = 0 для момента сигнала

"Пуск" ), второй триггер 14 переводится в

40 нулевое состояние и своим выходным нуль-сигналом приводит второй таймер 15 в нулевое состояние. В блоке.3 нелинейности значение коэффициента 4 в показателе степени экспоненты задается величиной

45 сигнала, поступающего с выхода третьего элемента 12 памяти. Значение текущего времени с выхода первого датчика (генератора линейно изменяющегося напряжения)

6 поступает на вход первого сумматора 2 и

50 на вход второго элемента 9 памяти. Значение функции вероятности безотказной ра-, боты изделия Р (с) = е . эа время с с выхода блока 3 нелинейности поступает на вход блока 1 умножения и на вход интегратора 5, 55 с выхода которого значение ty(= f Р;(х)4х, 0 соответствующее среднему значению времени. полезного функционирования изделия, если работоспособность изделия

1711208 контролировать через время t, поступает на вход блока 4 деления. С первого входа устройства на вход первого сумматора и на вход блока 1 умножения поступает значение параметра z>, среднего значения времени восстановления работоспособности изделия в случае обнаружения отказа, Значение Г Pt(t) с выхода блока 1 умножения поступает на вход первого сумматора 2, с выхода которого значение сигнала t+ 7b (1— Pi(t)) поступает на вход первого элемента памяти и на вход делителя блока 4 деления. Значение сигнала Krl(t) = -Тф /(t+

+Fb (1-Pi(t)))с выхода блока 4деления поступает на вход первого компаратора 7, на вход которого с второго входа устройства поступает значение параметра К r, заданного коэффициента готовности изделия. Как только в момент времени t l К (t) станет равным

К г, на входе первого компаратора 7 появится управляющий сигнал, который переведет второй триггер 14 в единичное состояние, по 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 t<, отарой таймер 15 запускается, а первый триггер

13 переводится в нулевое состояние, По 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 ti* = tot с выхода второго элемента 9 памяти через открытый второй ключ 11 поступает на вход второго сумматора 17 и на выход устройства, а значение сигнала r;* + r> (1-Pi(xi*)) с выхода первого элемента 8 памяти через открытый первый ключ 10 поступает на вход второго компаратора 18. Значение сигнала с выхода второго сумматора 17 поступает на первый вход второго компаратора 18, Как только значения сигналов на входах второго компаратора сравняются, т.е. через время rj*+ @ (1 — Р (ti*)) 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 t)+>* повторится. Затем будет вычислено оптимальное время контроля работоспособности изделия хна* и т.д. для всех

45 поступающих значений 4 интенсивности отказав 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 которого является выходом устройства, первые входы первого и второго элементов памяти и вторые входы первого и второго ключей обьединены, о 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, отарой 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 сумматора..соединен са оторым входом первого блока памяти, выход первого кампаратора подключен ко 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.