RU2310913C1 - Device for determining optimal period of technical maintenance of system - Google Patents
Device for determining optimal period of technical maintenance of system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2310913C1 RU2310913C1 RU2006120206/09A RU2006120206A RU2310913C1 RU 2310913 C1 RU2310913 C1 RU 2310913C1 RU 2006120206/09 A RU2006120206/09 A RU 2006120206/09A RU 2006120206 A RU2006120206 A RU 2006120206A RU 2310913 C1 RU2310913 C1 RU 2310913C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- availability
- readiness
- multiplier
- Prior art date
Links
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется находить оптимальные по критерию готовности периоды технического обслуживания систем и значения времени безотказной работы средств, составляющих систему. Известно устройство [1], позволяющее определять период технического обслуживания, обеспечивающий максимум коэффициента готовности изделия. Его недостатком является ограниченная область применения, т.к. оно ориентированно на отдельные изделия, не входящие непосредственно в состав системы. Известно также устройство [2], предназначенное для определения оптимального периода технического обслуживания сложной системы. Его недостатком является узкая область применения, поскольку оно не ориентировано на системы, в которой предусмотрено проведение плановой предупредительной профилактики. Кроме того, это устройство содержит ряд элементов, представляющих собой сложные конструкции. В их числе сумматор 10, в котором одновременно должны выполняться операции сложения и вычитания; функциональный преобразователь 12 реализует две функции P(t) и [1-Р(t)]. Эта часть работы устройства описана недостаточно ясно, имеется опечатка. Проблематичной является безошибочный процесс выбора анализатором 11 минимальной из m переменных, т.к. не видно задержки выходных сигналов вычислителей КГj от 9-3 до 9-m, необходимой для реализации алгоритма работы этого анализатора.The invention relates to control devices and can be used in scientific research and engineering, where it is required to find the periods of technical maintenance of systems that are optimal according to the availability criterion and the uptime of the components of the system. A device [1] is known, which makes it possible to determine a maintenance period that ensures a maximum product availability factor. Its disadvantage is the limited scope, because it focuses on individual products that are not directly part of the system. Also known device [2], designed to determine the optimal period of maintenance of a complex system. Its disadvantage is the narrow scope, since it is not oriented to a system that provides for planned preventive prevention. In addition, this device contains a number of elements that are complex structures. Among them, an adder 10, in which addition and subtraction operations should be simultaneously performed; functional converter 12 implements two functions P (t) and [1-P (t)]. This part of the device is not described clearly enough, there is a typo. The error-free process of choosing the minimum of m variables from the analyzer 11 is problematic because the delay of the output signals of the calculators K Гj from 9-3 to 9-m, necessary for the implementation of the algorithm of this analyzer, is not visible.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство [3], содержащее датчик времени, анализатор, выполняющий выбор минимальной из m переменных, элементы задержки, ключи, элемент сравнения, регистратор, а также m вычислителей коэффициентов готовности подсистем, каждый из которых включает в себя функциональный преобразователь, реализующий функцию Рj(Т), интегратор, три сумматора, делитель и умножитель. Его недостатком является ограниченная область применения, т.к. оно не позволяет учитывать временные затраты на плановую предупредительную профилактику, применяемую для широкого класса изделий и систем длительной эксплуатации.The closest in technical essence to the claimed is a device [3], containing a time sensor, an analyzer that selects the minimum of m variables, delay elements, keys, a comparison element, a registrar, as well as m calculators of subsystem availability coefficients, each of which includes functional converter that implements the function P j (T), integrator, three adders, divider and multiplier. Its disadvantage is the limited scope, because it does not allow to take into account the time spent on planned preventive maintenance used for a wide class of products and long-term operation systems.
Целью заявляемого технического решения является расширение области применения и информативности устройства. Область применения расширяется за счет реализации математической модели, позволяющей учитывать время пребывания каждого средства (подсистемы) сложной системы в различных состояниях, включая состояние плановой предупредительной профилактики. Информативные возможности расширяются путем выдачи в качестве выходных параметров времени работоспособного состояния каждой подсистемы на интервале цикла обслуживания системы.The purpose of the proposed technical solution is to expand the scope and information content of the device. The scope is expanding due to the implementation of a mathematical model that allows you to take into account the residence time of each tool (subsystem) of a complex system in various conditions, including the state of planned preventive prevention. Informative capabilities are expanded by issuing as an output time parameters the operational state of each subsystem at the interval of the system maintenance cycle.
Процесс технического обслуживания имеет циклический характер. Средняя продолжительность цикла обслуживания любой из подсистем выражается следующим соотношением:The maintenance process is cyclical. The average duration of the service cycle of any of the subsystems is expressed by the following relation:
где T - период обслуживания;where T is the service period;
- среднее время контроля работоспособности; - average time for monitoring performance;
- среднее время плановой предупредительной профилактики; - the average time of planned preventive prevention;
- среднее время аварийно-восстановительных работ. - the average time for emergency repairs.
Р(Т) - вероятность безотказной работы за время Т.P (T) is the probability of uptime during T.
Если контроль работоспособности и техническое обслуживание средств системы осуществляются в плановые сеансы с периодичностью Т, то на интервале времени между сеансами каждая подсистема может находиться не только в работоспособном состоянии, но и в состоянии скрытого отказа. В связи с этим имеет место следующее соотношение:If the monitoring of operability and maintenance of the system is carried out in scheduled sessions with a frequency of T, then in the time interval between sessions each subsystem can be not only in a healthy state, but also in a state of latent failure. In this regard, the following relation holds:
где - среднее время работоспособного состояния, а - среднее время пребывания средства в отказе.Where - the average working time, and - the average time spent by the means in denial.
Значение определяется по формуле:Value determined by the formula:
При проведении операций контроля, профилактики и аварийно-восстановительных работ, а также при нахождении любого средства системы в состоянии отказа она не может функционировать по назначению.When conducting control, preventive maintenance and emergency recovery operations, as well as when any means of the system is in a state of failure, it cannot function as intended.
Техническое обслуживание целесообразно проводить в сроки, обеспечивающие требуемое качество функционирования каждого средства и системы в целом. Комплексным показателем качества является коэффициент готовности, который выражается следующим соотношением:It is advisable to carry out maintenance on time, ensuring the required quality of functioning of each tool and the system as a whole. A comprehensive indicator of quality is the availability factor, which is expressed by the following ratio:
Используя соотношения (1), (2), (3), получим:Using relations (1), (2), (3), we obtain:
Проведенные исследования показывают, что функция КГ(Т) имеет единственный экстремум. При некотором значении Т* коэффициент готовности имеет максимальное значение.Studies have shown that the function K G (T) has a single extremum. At a certain value of T *, the availability factor has a maximum value.
Техническая система включает в себя множество {m} различных по сложности и надежности средств. Каждое средство характеризуется индивидуальными значениями всех составляющих цикла обслуживания (1). Поэтому для каждого i-го средства системы можно определить оптимальное значение Тi* периода технического обслуживания. Множество значений Ti*, образует такую временную программу обслуживания системы, практическая реализация которой может оказаться неприемлемой. Конструктивным решением является применение минимаксной стратегии обслуживания. При этом все подсистемы сложной системы будут обслуживаться одновременно с периодичностью, определяемой следующим образом:The technical system includes many {m} of various complexity and reliability tools. Each tool is characterized by individual values of all components of the service cycle (1). Therefore, for each i-th system tool, it is possible to determine the optimal value T i * of the maintenance period. The set of values of T i *, forms such a temporary system maintenance program, the practical implementation of which may be unacceptable. A constructive solution is to apply a minimax service strategy. In this case, all subsystems of a complex system will be serviced simultaneously with a frequency determined as follows:
илиor
Предложенная модель может быть реализована аппаратно с помощью предлагаемого устройства, схема которого показана на чертеже.The proposed model can be implemented in hardware using the proposed device, a diagram of which is shown in the drawing.
Устройство содержит датчик времени 1, задающий в порядке нарастания с шагом ΔT возможные значения периода контроля и технического обслуживания системы, m вычислителей коэффициентов готовности подсистем (по числу подсистем, входящих в обслуживаемую систему). Каждый вычислитель содержит функциональный преобразователь 2, реализующий функцию Рi(Т), первый 6 и второй 3 умножители, первый 4 и второй 7 суматоры, вычитатель 5, интегратор 8 и делитель 9. В устройство также входит блок задержки 10, включающий в себя m-2 элемента задержки 10c, (), анализатор 11, реализующий выбор минимальной из m переменных (например, блок 13 устройства [3]), элемент задержки 12, элемент сравнения 13, ключ 14, блок из m выходных цепей 15, при этом каждая цепь блока представляет собой последовательно соединенные элемент задержки 16i и ключ 17i ().The device contains a time sensor 1, which determines in ascending order with a step ΔT the possible values of the monitoring and maintenance period of the system, m calculators of subsystem availability coefficients (according to the number of subsystems included in the serviced system). Each calculator contains a functional converter 2 that implements the function P i (T), the first 6 and second 3 multipliers, the first 4 and second 7 adders, a subtractor 5, an integrator 8 and a divider 9. The device also includes a delay unit 10, including m -2 delay elements 10 s , ( ), an analyzer 11 that implements the choice of the minimum of m variables (for example, unit 13 of the device [3]), a delay element 12, a comparison element 13, a key 14, a block of m output circuits 15, each block circuit is a series-connected element delays 16 i and key 17 i ( )
Каждый вычислитель коэффициента готовности имеет 5 входов. Перед началом работы устройства на них подаются исходные величины, необходимые для решения поставленной задачи. При этом на первый вход, соединенный с первыми входами вычитателя 5 и второго умножителя 6, поступает значение на второй вход, соединенный с первым входом первого сумматора 4, поступает значение на третий вход, связанный с первым входом первого умножителя 3, подается значений на четвертый вход, связанный с первым входом функционального преобразователя 2, подается значение λ; пятый вход вычислителя связан со вторыми входами функционального преобразователя 2 и второго сумматора 7, а также с выходом датчика времени 1.Each availability factor calculator has 5 inputs. Before starting the operation of the device, they are fed with the initial values necessary to solve the problem. In this case, the first input connected to the first inputs of the subtractor 5 and the second multiplier 6 receives the value the second input connected to the first input of the first adder 4 receives the value to the third input associated with the first input of the first multiplier 3, the values the fourth input associated with the first input of the functional Converter 2, the value λ; the fifth input of the calculator is connected with the second inputs of the functional Converter 2 and the second adder 7, as well as with the output of the time sensor 1.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Датчик 1 времени с шагом ΔT задает в порядке нарастания последовательность возможных значений Tj периода контроля и технического обслуживания сложной системы Tj=Tj-1+ΔT, j=1, 2, .... Сигнал, соответствующий Tj с первого выхода датчика времени 1 подается на вторые входы вторых сумматоров 7 и функциональных преобразователей 2 вычислителей коэффициентов готовности подсистем. В каждом таком вычислителе выполняется вычисление коэффициента готовности KГj соответствующей подсистемы при каждом очередном значении Tj.The time sensor 1 in increments of ΔT sets in increasing order the sequence of possible values T j of the monitoring and maintenance period of a complex system T j = T j-1 + ΔT, j = 1, 2, .... The signal corresponding to T j from the first output the time sensor 1 is fed to the second inputs of the second adders 7 and functional converters 2 calculators of the availability factors of the subsystems. In each such calculator, the availability coefficient K Гj of the corresponding subsystem is calculated for each next value of T j .
Процесс вычисления коэффициента готовности подсистемы рассмотрим на примере одного вычислителя.We will consider the process of calculating the availability coefficient of a subsystem using the example of one calculator.
При каждом очередном значении Tj в функциональном преобразователе 2 формируется функция Р(Tj)=ехр{-λTj} - вероятность безотказной работы подсистемы и передается в умножители 3, 6 и в интегратор 8. В последнем функция Р(Tj) интегрируется, причем верхний предел интегрирования определяется текущим значением Tj. Результат интегрирования соответствующий среднему времени полезного функционирования подсистемы на периоде Tj, с выхода интегратора 8 передается в делитель 9 и на второй выход вычислителя. Во втором умножителе 3 перемножаются значения величин Р(Tj) и результат передается в первый сумматор 4.For each next value of T j in the functional converter 2, the function P (T j ) = exp {-λT j } is formed - the probability of failure-free operation of the subsystem and is transmitted to the multipliers 3, 6 and to the integrator 8. In the latter, the function P (T j ) is integrated and the upper limit of integration is determined by the current value of T j . Integration Result corresponding to the average time of the useful functioning of the subsystem on the period T j , from the output of the integrator 8 is transmitted to the divider 9 and to the second output of the calculator. In the second multiplier 3, the values of P (T j ) and the result is transmitted to the first adder 4.
В то же время в первом умножителе 6 величина Р(Tj) перемножается с величиной . Результат перемножения с выхода первого умножителя 6 передается в вычитатель 5, где вычисляется разность и передается в первый сумматор 4. Сигнал, соответствующий сумме с выхода сумматора 4 поступает на первый вход второго сумматора 7. Результат сложения полученный во втором сумматоре 7, передается в делитель 9, где формируется величина коэффициента готовности подсистемы, соответствующая текущему значению периода контроля и технического обслуживания Tj, т.е.At the same time, in the first multiplier 6, the quantity P (T j ) is multiplied with the value . Multiplication result from the output of the first multiplier 6 is transmitted to the subtractor 5, where the difference is calculated and transmitted to the first adder 4. The signal corresponding to the sum from the output of the adder 4 goes to the first input of the second adder 7. The result of addition obtained in the second adder 7, is transmitted to the divider 9, where the value of the subsystem availability coefficient corresponding to the current value of the monitoring and maintenance period T j is formed , i.e.
Вычисленное значение КГ(Tj) с выхода делителя 9 передается на 1 выход вычислителя коэффициента готовности подсистемы. Таким образом, при каждом значении Tj на 1 выходе каждого вычислителя появляется сигнал КГJ, а на втором выходе - сигнал, соответствующий вычисленному значению TФj. С первых выходов первого и второго вычислителей коэффициентов готовности подсистем непосредственно, а начиная с третьего и до последнего аналогичных вычислителей через соответствующие элементы задержки группы 10, вычисленные значения КFji передаются на соответствующие входы элементов сравнения анализатора 11 [3]. При этом временная задержка, которую должны обеспечивать элементы задержки группы 10, определяется временем распространения сигналов в цепях анализатора 11.The calculated value of K G (T j ) from the output of the divider 9 is transmitted to 1 output of the calculator of the coefficient of availability of the subsystem. Thus, for each value of T j , the signal K ГJ appears at the 1 output of each calculator, and the signal corresponding to the calculated value of T Фj appears at the second output. From the first outputs of the first and second calculators of subsystem availability coefficients directly, and from the third to the last similar calculators through the corresponding delay elements of group 10, the calculated values of K Fji are transmitted to the corresponding inputs of the comparison elements of the analyzer 11 [3]. In this case, the time delay that the delay elements of group 10 must provide is determined by the propagation time of the signals in the circuits of the analyzer 11.
С выхода анализатора 11 наименьшее значение коэффициента готовностиFrom the output of the analyzer 11 the lowest value of the availability factor
поступает на вход первого элемента задержки 12 и на первый вход блока сравнения 13. При этом ранее вычисленное значениеenters the input of the first delay element 12 and the first input of the comparison unit 13. In this case, the previously calculated value
с выхода элемента задержки 12 поступает на второй вход блока сравнения 13.from the output of the delay element 12 is supplied to the second input of the comparison unit 13.
В исходном состоянии перед началом работы устройства элемент задержки 12 переводится в нулевое состояние.In the initial state, before starting the operation of the device, the delay element 12 is converted to the zero state.
В элементе сравнения 13 сравниваются между собой величины КГj и KГj-1, одна из которых соответствует текущему значению TJ, а другая предшествующему TJ-1. Если в результате сравнения окажется, что КГj-1≤KГj, то с первого выхода блока сравнения 13 выдается управляющий сигнал датчику времени 1 на выдачу очередного значения TJ+1 и процесс вычисления КГ системы повторится, но уже при новом ТJ+1 значении периода. В противном случае, т.е. при КГj-1>КГj, управляющий сигнал со второго выхода блока сравнения 13 поступает на разрешающий вход ключа 14 и значение TJ-1, соответствующее оптимальному периоду контроля и технического обслуживания Т* сложной системы, со второго выхода датчика времени 1 через ключ 14 поступает на m+1 выход устройства. В то же время управляющий сигнал со второго выхода блока сравнения 13 поступает на разрешающие входы ключей 17i блока выходных цепей 15. При этом сигнал со второго выхода каждого вычислителя коэффициента готовности () через соответствующую пару соединенных последовательно элемента задержки 16i и ключа 17i, блока выходных цепей 15 поступит на определенный (i) выход устройства.In the comparison element 13, the quantities K Gj and K Gj-1 are compared with each other, one of which corresponds to the current value of T J , and the other to the previous T J-1 . If, as a result of the comparison, it turns out that K Гj-1 ≤K Гj , then from the first output of the comparison unit 13 a control signal is issued to the time sensor 1 to output the next value T J + 1 and the process of calculating the K G system will be repeated, but already with a new T J +1 period value. Otherwise, i.e. when К Гj-1 > К Гj , the control signal from the second output of the comparison unit 13 is supplied to the enable input of the key 14 and the value T J-1 corresponding to the optimal period of monitoring and maintenance T * of the complex system, from the second output of the time sensor 1 through the key 14 goes to m + 1 output of the device. At the same time, the control signal from the second output of the comparison unit 13 is fed to the enable inputs of the keys 17 i of the output circuit block 15. In this case, the signal from the second output of each availability factor calculator ( ) through the corresponding pair of series-connected delay element 16 i and key 17 i , the block of output circuits 15 will go to a specific (i) output of the device.
Таким образом, на m+1 выходе устройства будет величина T*, а на выходах блока выходных цепей - величины соответствующих подсистем. На этом работа устройства заканчивается.Thus, at m + 1 the output of the device will be the value T *, and at the outputs of the block of output circuits, the values corresponding subsystems. This completes the operation of the device.
Положительный эффект, который дает предлагаемое техническое решение, состоит в том, что устройство позволяет определять оптимальный по критерию готовности период технического обслуживания системы с учетом временных затрат на контроль состояния, плановую профилактику и ремонтно-восстановительные работы каждой из подсистем обслуживаемой системы. Кроме того, оно обеспечивает вычисление времени безотказной работы подсистем при оптимальных сроках обслуживания системы в целом.The positive effect that the proposed technical solution provides is that the device allows you to determine the optimal period of system maintenance according to the availability criterion, taking into account the time spent on monitoring the condition, scheduled maintenance and repair work of each of the subsystems of the serviced system. In addition, it provides the calculation of the uptime of subsystems with optimal service life of the system as a whole.
Источники информации.Information sources.
1. В.Д.Гришин, Ю.С.Мануйлов, А.Н.Щенев. Патент №2228541, М. Кл.7 G07C 3/08, 2004 г.1. V.D. Grishin, Yu.S. Manuilov, A.N. Schenev. Patent No. 2228541, M. Cl. 7 G07C 3/08, 2004
2. Г.Н.Воробьев, Д.В.Гришин, А.Н.Тимофеев. А.С. СССР №1679512, M. Кл.5 G07C 3/02, 1991 г.2. G.N. Vorobyov, D.V. Grishin, A.N. Timofeev. A.S. USSR No. 1679512, M. Cl. 5 G07C 3/02, 1991
3. Г.Н.Воробьев, Д.В.Гришин, Д.И.Марков. А.С. СССР №1437888, М. Кл.4 G07C 3/02, 1988 г.3. G.N. Vorobyov, D.V. Grishin, D.I. Markov. A.S. USSR No. 1437888, M. Cl. 4 G07C 3/02, 1988
4. И.М.Тетельбаум, Ю.Р.Шрейдер. «400 схем для АВМ». - М.: Энергия, 1978 г.4. I.M.Tetelbaum, Yu.R. Schreider. "400 circuits for AVM." - M .: Energy, 1978
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006120206/09A RU2310913C1 (en) | 2006-06-08 | 2006-06-08 | Device for determining optimal period of technical maintenance of system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006120206/09A RU2310913C1 (en) | 2006-06-08 | 2006-06-08 | Device for determining optimal period of technical maintenance of system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2310913C1 true RU2310913C1 (en) | 2007-11-20 |
Family
ID=38959543
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006120206/09A RU2310913C1 (en) | 2006-06-08 | 2006-06-08 | Device for determining optimal period of technical maintenance of system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2310913C1 (en) |
-
2006
- 2006-06-08 RU RU2006120206/09A patent/RU2310913C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tian et al. | Improved delay-dependent stability criteria for neural networks with two additive time-varying delay components | |
RU2361276C1 (en) | Device for determining optimum maintenance period of articles | |
RU2347272C1 (en) | Device for determination of optimum continuance of maintenance service of product | |
RU2310913C1 (en) | Device for determining optimal period of technical maintenance of system | |
Rowland et al. | Simulation validation with sparse random data | |
CN110187280A (en) | A method of the lithium battery remaining life probabilistic forecasting based on gray model | |
RU2604437C2 (en) | Article optimum maintenance period determining device | |
RU2308765C1 (en) | Device for determining optimal technical maintenance period of a system | |
CN111352085A (en) | System for judging signal processing performance and computing resource use of pulse Doppler radar | |
RU2537040C1 (en) | Apparatus for determining optimum maintenance period of article | |
RU2429543C2 (en) | Apparatus for determining optimum periods for system maintenance | |
RU2476934C1 (en) | Apparatus for determining optimum frequency of inspecting condition of article | |
RU2273882C1 (en) | Device for determining product reliability characteristics | |
RU2279712C1 (en) | Device for determining optimal period for technical maintenance of product | |
RU2206123C2 (en) | Device for evaluating optimal manufacture intervals for part | |
RU2525754C2 (en) | Device for determining values of operational characteristics of serviced articles | |
RU2525756C2 (en) | Apparatus for determining values of operational characteristics of article for periodic use | |
RU2393542C1 (en) | Device for detection of time required to restore availability of item readiness for use | |
RU2273881C1 (en) | Device for determining reliability characteristics of product | |
RU2580099C2 (en) | Apparatus for determining values ??of characteristics of readiness for use product | |
RU2380755C1 (en) | Device for determination of allowable time for system operability recovery | |
RU2378702C2 (en) | Device for determining operational-technical characteristics of items | |
RU2262131C1 (en) | Device for modeling decision taking process | |
RU2452028C2 (en) | Device for determining values of reliability characteristics of article | |
RU2071115C1 (en) | Device for determining optimal maintenance intervals |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080609 |