SU390534A1

SU390534A1 - DEVICE FOR MODELING OPERATIONAL

Info

Publication number: SU390534A1
Application number: SU1671490A
Authority: SU
Priority date: 1971-06-15
Filing date: 1971-06-15
Publication date: 1973-07-11

Description

1one

РЬобретение относитс к специализированным средствам электронного моделировани , предназначенным дл исследовани эксплуатационной надежности различных систем с учетом профилактики.The invention relates to specialized electronic modeling tools designed to investigate the operational reliability of various systems with regard to prevention.

Известны методы исследовани эксплуатационной надежности систем методом статистических испытаний на универсальных ЭВМ.Methods are known for investigating the operational reliability of systems by the method of statistical tests on mainframe computers.

Однако эти методы требуют больших затрат времени и наличи ЭВМ с большой емкостью оперативной пам ти.However, these methods require a lot of time and the presence of a computer with a large capacity of RAM.

Предложенное устройство позвол ет решать задачу анализа и синтеза надежности систем в ускоренном масштабе времени при использовании сравнительно простой аппаратуры и может примен тьс дл исследовани эксплуатационной надежности практически любых систем. При этом может моделироватьс системы при трех существующих в насто щее врем стратеги х профилактического обслуживани :The proposed device makes it possible to solve the problem of analyzing and synthesizing the reliability of systems on an accelerated time scale using relatively simple equipment and can be used to study the operational reliability of almost any system. In this case, systems can be modeled with three currently existing preventive maintenance strategies:

а) Перва стратеги заключаетс в проведении профилактического обслуживани через некоторое заданное врем безотказной работы системы. Если система выходит из стро до момента начала профилактики, то возникающий отказ устран етс аварийным ремонтом (восстановлением) и период профилактики отсчитываетс с момента окончани аварийного восстановлени , которое считаетс полным, т. е. возвращающим .систему в состо ние, характеризуемое первоначальным уровнем надежности.a) The first strategy is to carry out preventive maintenance after some predetermined uptime of the system. If the system goes out before the start of prophylaxis, the resulting failure is eliminated by emergency repair (restoration) and the period of prevention is counted from the end of the disaster recovery, which is considered complete, i.e., returns the system to a state characterized by an initial level of reliability.

б)Втора стратеги состоит в проведении профилактического обслуживани через заданное суммарное врем наработки системы независимо от числа наблюдавшихс за это врем отказов системы.b) The second strategy is to conduct preventive maintenance after a given total system time, regardless of the number of system failures observed during this time.

в)Треть стратеги характеризуетс проведением профилактического обслуживани c) One-third of the strategies are characterized by preventive maintenance.

в заранее намеченные сроки, разделенные равными промежутками времени.in advance of the scheduled time, separated by equal intervals of time.

При использовании второй и третьей стратегий профилактического обслуживани аварийное восстановление считаетс неполным, предполагающим минимальный необходимый аварийный ремонт дл восстановлени работоспособности системы, не вли ющий на характер изменени интенсивности отказов системы в целом.When using the second and third preventive maintenance strategies, disaster recovery is considered incomplete, implying the minimum necessary emergency repair to restore system health, without affecting the nature of the change in the failure rate of the system as a whole.

Профилактическое восстановление во всех случа х считаетс полным.Preventive recovery in all cases is considered complete.

Предложенное устройство дл моделировани эксплуатационной надежности систем сThe proposed device for modeling the operational reliability of systems with

учетом профилактики, содержащее первый генератор импульсов, св занный с первым счетчиком и со вторым счетчиком через первую схему «Запрет, управл ющий вход которой соединен с выходом первой схемыconsideration of prevention, containing the first pulse generator associated with the first counter and the second counter through the first “Ban” circuit, the control input of which is connected to the output of the first circuit

первый и второй триггеры, второй first and second triggers, second

генератор импульсов, третий счетчик, соединенный через вторую схему «Запрет с первым генератором импульсов, генератор случайного потока импульсов, первый и второй ждупщие генераторы импульсов случайной длительности, переключатель, вторую и третью схемы «ИЛИ, соединенные с двум входами первого триггера, п тую и шестую схемы «ИЛИ, соединенные с двум входами второго триггера, отличаетс от известных тем, что, с целью ускорени процесса моделировани и расширени функциональных возможностей устройства, оно содержит первый и второй ждуш,ие генераторы линейного напр жени , функциональный преобразователь и пороговую схему; входы первого ждущего генератора линейного напр жени подключены к выходам первого триггера, а его выход через функциональный преобразователь и генератор случайного потока импульсов соединен со входами третьей и п той схем «ИЛИ и со входом ;первого ждуш,его генератора импульсов случайной длительности, св занного одним выходом со входами второй и четвертой схем «ИЛИ, а вторым выходом со второй схемой «SainpeT и с одним из входов первой схемы «ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом второго ждуш,его генератора импульсов случайной длительности , второй выход которого подключен ко входам второй и четвертой схем «ИЛИ, выходы второго триггера св заны со входами второго ждуш,его генератора линейного напр жени , соединенного через пороговую схему с одной из клемм переключател , втора клемма которого подключена к выходу третьего счетчика, а треть клемма св зана со вторым генератором импульсов; подвижный контакт переключател соединен со входом второго ждушего генератора импульсов случайной длительности и со вторыми входами третьей и п той схем «ИЛИ.pulse generator, the third counter connected via the second circuit “Prohibition to the first pulse generator, random pulse flow generator, the first and second waiting pulse generators of random duration, switch, second and third OR circuits connected to the two inputs of the first trigger, the fifth and The sixth OR circuit, connected to the two inputs of the second trigger, differs from the known ones in that, in order to speed up the process of modeling and expanding the functionality of the device, it contains the first and the second waiting w, s linear voltage generators, functional transducer and threshold circuit; the inputs of the first waiting linear voltage generator are connected to the outputs of the first trigger, and its output is connected to the inputs of the third and fifth OR circuits through the functional converter and the random pulse generator, and its first alternator the output with the inputs of the second and fourth circuits “OR, and the second output with the second circuit“ SainpeT and with one of the inputs of the first circuit “OR, the second input of which is connected to the output of the second waiting, its pulse generator of random length the second output of which is connected to the inputs of the second and fourth OR circuits, the outputs of the second trigger are connected to the inputs of the second wait, its linear voltage generator connected through a threshold circuit to one of the switch terminals, the second terminal of which is connected to the output of the third counter, and one third of the terminal is connected to the second pulse generator; The movable contact of the switch is connected to the input of the second pulse generator of random duration and with the second inputs of the third and fifth OR circuits.

На чертеже приведена функциональна схема предложенного устройства.The drawing shows a functional diagram of the proposed device.

Устройство содержит блок I формировани потока отказов системы с заданной функцией интенсивности (опасности) отказа и случайной длительности аварийного восстановлени с заданным законом распределени , состо ш;ий из генератора / линейного напр жени , статического триггера 2 дл запуска и сброса процесса генерации в «О генератора 1, логических схем «ИЛИ 3 к 4, функционального преобразовател 5, генератора 6 случайного потока импульсов с управл емой от преобразовател 5 величиной интенсивности потока, имитирующего моменты наступлени отказов системы, ждущего генератора 7 импульсов случайной длительности, имитируюш ,их продолжительность аварийного ремонта, логическую схему «Запрет 8, счетчик импульсов 9 и ключ 10, при замкнутом состо нии которого моделируетс полное аварийное восстановление системы, при разомкнутом состо нии - неполное. Блок I предназначен The device contains a system I forming a flow of system failures with a given failure intensity function (hazard) and a random duration of disaster recovery with a given distribution law, consisting of a generator / line voltage, static trigger 2 to start and reset the generation process in the "O generator 1, OR 3 to 4 logic circuits, functional converter 5, generator 6 of a random stream of pulses with a flow intensity controlled from converter 5, simulating the onset of The basic elements of a system that is waiting for a generator of 7 pulses of random duration are simulated, their duration of emergency repair, the logic scheme "Prohibition 8, pulse counter 9 and key 10, with a closed state of which simulates a complete disaster recovery of the system, with the open state incomplete. Block I is intended

дл имитации потока отказов системы, характеризуемого случайными моментами возникновени отказа и случайной величиной длительности устранени отказа (аварийное восстановление ).to simulate a system failure stream characterized by random instances of failure and a random value for the duration of the failure recovery (disaster recovery).

Блок II формировани стратегий и параметров профилактического обслуживани системы состоит из логических схем «ИЛИ И и 12, статического триггера 13, генератора 14 линейного напр жени , пороговой схемы 15, ждущего генератора 16 им пульсов -случайной длительности, имитирующих продоллштельность профилактического восстановлени системы , и генератора импульсов 17.Block II of forming strategies and parameters of preventive maintenance of the system consists of OR and 12 logic circuits, a static trigger 13, a linear voltage generator 14, a threshold circuit 15, a standby pulse generator 16 — randomly simulating the prophylactic system recovery, and a generator pulses 17.

Блок II предназначен дл имитации чмоментов остановки системы на профилактику и случайной величины длительности профилактического восстановлени .Block II is designed to simulate the time when the system is stopped for prophylaxis and the random value of the duration of prophylactic recovery.

Иереключатель 18 рода работ служит дл смены режима профилактического обслуживани системы: в положении а переключател моделируетс работа системы при наличии первой стратегии профилактики, в положении б - второй стратегии, в положении в - третьей стратегии.Work type switch 18 serves to change the mode of preventive maintenance of the system: in position a switch, the system is modeled when the first prevention strategy is in place, in position b the second strategy, in position b the third strategy.

Кроме того, устройство содержит логические схемы «ИЛИ,, «Запрет 20, генератор импульсов 21, счетчики импульсов 22 и 23.In addition, the device contains logic "OR ,," Ban 20, a pulse generator 21, pulse counters 22 and 23.

Иеречисленные элементы служат дл подсчета суммарного времени исправной работы системы за анализируемый промежуток времени .The above elements serve to calculate the total time the system has been working properly for the analyzed period of time.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Иредположим, что моделируетс работа системы при наличии первой стратегии профилактики (переключатель 18 рода работ установлен в положении а и ключ 10 замкнут).It is unlikely that the operation of the system is simulated in the presence of the first prevention strategy (the switch 18 of the type of work is set to position a and key 10 is closed).

Пусть в начальный момент времени триггеры 2 и 13 наход тс в состо нии, при котором генераторы 1 и 14 линейного напр жени генерируют линейное напр жение. Линейное напр жение, вырабатываемое генератором 1, преобразуетс функциональным преобразователем 5 в напр жение, которое, измен порог в генераторе 6, измен ет в соответствии с заданым законом величину интенсивности случайного потока импульсов на выходе генератора 6.Let, at the initial time instant, triggers 2 and 13 be in a state in which linear voltage generators 1 and 14 generate a linear voltage. The linear voltage produced by the generator 1 is converted by the functional converter 5 to a voltage which, by changing the threshold in the generator 6, changes in accordance with the given law the magnitude of the intensity of a random stream of pulses at the output of the generator 6.

Линейное напр жение, вырабатываемое генератором /4, поступает в пороговую схему }5, где сравниваетс с заданным пороговым значением, при достижении которого на выходе пороговой схемы 15 возникает импульс, имитирующий момент начала профилактического восстановлени системы.The linear voltage generated by the generator / 4 enters the threshold circuit} 5, where it is compared with a predetermined threshold value, upon reaching which the output of the threshold circuit 15 produces a pulse simulating the start of the preventive system recovery.

В случае, если ранее, чем напр жение на выходе генератора 14 достигнет порогового значени , на выходе генератора 6 по витс импульс, означающий момент наступлени аварийного отказа до начала профилактики, то данный импульс поступит одновременно на вход ждущего генератора 7 и через замкнутый ключ 10 и схемы «ИЛИ 4 и 12 на соответствующие входы триггеров 2 и 13. В результате произойдет запуск генератора 7, на выходе которого по витс импульс случайной длительности, имитирующий иродолжитель ность аварийного восстановлени , который поступит через схему «ИЛИ 19 на управл ющий вход схемы «Запрет 20 и на врем равное его длительности, запретит поступле ние импульсов от генератора 21 импульсов эталонной частоты на вход счетчика 22. Одиовреме но с этим триггеры 2 н 13 опрокинутс , вследствие чего будет прерван про , цесс генерации и генераторах 1 ъ 14 и напр жение на их выходах сброситс в нуль, что будет имитировать полное аварийное восстаиовленне системы. В момент окончани имнульса случайной длительности генератора 7 на его втором выходе по витс короткий импульс, который поступит через замкнутый ключ 10 и схемы «ИЛИ 3 1 11 на вторые входы триггеров 2 и 13. В результате триггеры 2 н 13 опрокинутс и произойдет запуск генераторов 1 и 14, что будет имитировать окончание аварийного восстановлени и возобновление работы системы с одновременным началом отсчета периода профилактики. Через некоторое врем , необходимое дл достижени напр жением на выходе генератора 14 порогового значени , что произойдет при условии отсутстви за это врем импульсов на выходе генератора 6, на выходе пороговой схемы по витс импульс, который поступит одновременно на вход ждущего генератора 16 импульсов случайной длительности и через схемы «ИЛИ 4 н 12 на соответствующие входы триггеров 2 и 13. В результате нроизойдет запуск генератора 16, на выходе которого по витс импульс случайной длительности , имитирующий продолжительность нрофилактического восстановлени , который поступит через схему «ИЛИ 19 на управл ющий вход схемы «Запрет 20 и на врем , равное его длительности, запретит поступление импульсов от генератора 21 импульсов эталонной частоты на вход счетчика 22. Одновременно с этим триггеры 2 и 13 опрокинутс , вследствие чего будет прерван процесс генерации в генераторах 1 Я 14 w. напр жение на их выходах сброситс в нуль, что будет имитировать полное профилактическое восстановление системы. В момент окончани импульса случайной длительности генератора 16 на его втором выходе по витс короткий импульс, который поступит через схемы «ИЛИ 3 к 11 на вторые входы триггеров 2 и 13. В результате триггеры 2 и 13 опрокинутс и произойдет запуск генераторов / и 14, что будет имитировать окончание профилактического восстаноБлеии и возобновление работы системы. Ири моделировании работы системы при наличии второй стратегии профилактики переключатель рода работ устанавливаетс в положение б, а ключ 10 размыкаетс . В этом случае по вл ющиес па выходе генератора 6 импульсы, имитир)ющпе моменты наступлений аварийных отказов, не поступают на входы триггеров 2 и 13 и прерывани процесса генерации в генераторах / и 14 не происходит. Таким образом, имитируетс способ эксплуатации системы, при котором по вление и дальнейщее устранение отказа не вли ет на характер изменени интенсивности отказов систе.мы, т. е. аварийное восстановление считаетс неполным. Профилактическое восстановление системы начинаетс в момент, когда суммарное врем безотказной работы, подсчитываемое счетчиком 9, превысит заданное значение. Ири этом происходит переполнение счетчика 9 и иа его выходе по вл етс импульс, имитирующий начало профилактического восстановлени системы. Дальиейщее функционирование модели происходит аналогично описанному выще при наличии первой стратегии профилактического обслзживани . Ири .моделировании .работы системы при наличии третьей стратегии профилактики переключатель 18 рода работ устанавливаетс в положение в и ключ 10 размыкаетс . Отличие функционировани модели в данном случае от описанных выще заключаетс в том, что моменты начала профилактического обслуживани системы задаютс генератором /7 и.мпульсов через строго фиксированные промежутки времени. Ири этом так же, как и при второй стратегии, моделирз етс неполное аварийное и полное профилактическое восстановлени . Коэффициент готовности системы с учетом профилактического обслуживани определ етс как отношение суммарного -времени исправной работы системы, подсчитываемого счетчиком 22, к полному времени работы системы , фиксируемого счетчиком 23. Определение оптимальной периодичности профилактического обслзживани с целью остижени максимального значени коэфициента готовности производитс : при наличии первой стратегии - путем изенени величины порога в пороговой схее 15; при наличии второй стратегии - путем изенени нредельного числа в счетчике 9; при наличии третьей стратегии - путем зменени периода следовани импульсов от енератора 17. Иредмет изобретени Устройство дл моделировани эксплуатаионной надежности систем, содержащее перый генератор импульсов, св занный с перым счетчиком и со вторым счетчиком через ервую схему «Запрет, управл ющий вход оторой соединен с выходом первой схемы ИЛИ, триггеры, второй генератор импульов , третий счетчик, соединенный через втоую схему «Запрет с первым генератО|ромIf earlier, than the voltage at the output of the generator 14 reaches a threshold value, the output of the generator 6 has a pulse, indicating the instant of a failure before the start of prophylaxis, then this impulse will go simultaneously to the input of the waiting generator 7 and through the closed key 10 and the “OR 4 and 12” circuits to the corresponding inputs of the flip-flops 2 and 13. As a result, the generator 7 will be started, the output of which will produce a pulse of random duration simulating the duration of the disaster recovery that will go The scheme “OR 19 to the control input of the scheme“ Prohibition 20 and for a time equal to its duration will prohibit the arrival of pulses from the generator 21 pulses of the reference frequency to the input of the counter 22. But with these triggers 2 n 13 will overturn, as a result , the process of generation and generators 1 ъ 14 and the voltage at their outputs will be reset to zero, which will simulate a complete emergency recovery of the system. At the moment of termination of the impulse of a random generator duration 7, at its second output, a short pulse is received that goes through the closed key 10 and the OR 3 1 11 schemes to the second inputs of the flip-flops 2 and 13. As a result, the flip-flops 2 and 13 will tilt and start the generators 1 and 14, which will simulate the end of disaster recovery and the resumption of the system while simultaneously starting the period of the prevention period. After some time required for the voltage at the output of the generator 14 to reach the threshold value, which will occur under the condition that there are no pulses at the output of the generator 6, the output of the threshold circuit will receive a pulse that will simultaneously arrive at the input of the standby generator 16 pulses of random duration and through the “OR 4 n 12” circuits to the corresponding inputs of flip-flops 2 and 13. As a result, the generator will start up at 16, the output of which will produce a pulse of random duration simulating the duration of the nrofilac The recovery that goes through the OR 19 circuit to the control input of the Ban 20 circuit and for a time equal to its duration will prevent pulses from the generator 21 pulses of the reference frequency to the counter 22 input. At the same time, the flip-flops 2 and 13 overturn, due to What will be interrupted by the generation process in the generators 1 I 14 w. the voltage at their outputs will reset to zero, which will simulate full preventive system recovery. At the moment of termination of a pulse of random duration of the generator 16, at its second output, a short pulse is received that goes through the OR 3 to 11 circuits to the second inputs of the flip-flops 2 and 13. As a result, the flip-flops 2 and 13 will overturn and the oscillators / and 14 will start, which will simulate the end of prophylactic recovery and system resumption. In simulating the operation of the system, if the second prevention strategy is in place, the type of work switch is set to position b, and the key 10 is opened. In this case, the impulses appearing on the generator 6 output, imitating the moments of the onset of crashes, do not arrive at the inputs of the flip-flops 2 and 13 and the generation process in the generators / and 14 is not interrupted. Thus, a method of operating the system is simulated, in which the occurrence and further elimination of failure does not affect the nature of the change in the failure rate of the system. We, i.e., disaster recovery is considered incomplete. Preventive system recovery starts at the moment when the total uptime, counted by counter 9, exceeds the set value. In this way, the counter 9 overflows and a pulse appears in its output, imitating the beginning of a proactive system recovery. Further operation of the model occurs as described above in the presence of the first preventive maintenance strategy. Iri modeling the system’s work, if there is a third prevention strategy, work type switch 18 is set to and key 10 is opened. The difference in the functioning of the model in this case from those described above lies in the fact that the moments of the start of the preventive maintenance of the system are set by the generator / 7 and pulses at strictly fixed intervals. In this way, as in the second strategy, incomplete emergency and full preventive recovery is modeled. The system availability ratio, taking into account preventive maintenance, is defined as the ratio of the total -time system operation, counted by counter 22, to the total system operation time recorded by counter 23. Determination of the optimal frequency of preventive maintenance in order to achieve the maximum readiness ratio is produced: with the first strategy - by changing the threshold value in the threshold scheme 15; in the presence of the second strategy - by changing the limited number in the counter 9; in the presence of a third strategy, by changing the period of the pulses from the generator 17. Iredmet of the invention A device for modeling the operational reliability of systems comprising a first pulse generator connected to the first counter and to the second counter via the First Inhibit control input terminal connected to the output the first OR circuit, triggers, the second pulse generator, the third counter, connected through the second scheme "Prohibition with the first generator |

импульсов, генератор случайного потока импульсов , ждущие геператоры импульсов случайной длр1телы- ости, переключатель, вторую и третью схемы «ИЛИ, соединенные со входами первого триггера, п тую и шестую схемы «ИЛИ, соединенпые с двум входами второго триггера, отличающеес тем, что, с полью увеличени быстродействи и расширени класса решаемых задач, оно содержит ждушне генераторы линейного напр жени , функциональный преобразователь и пороговую схему; входы первого ждушего генератора линейного напр жени подключены к выходам первого триггера, а его выход через функциональный преобразователь и генератор случайного потока импульсов соединен со входами третьей и п той Схем «ИДИ н со входом первого ждунтего генератора импульсов случайной длительности, подключен . ного одним ВЫХОДОЛ1 ко входам второй и четвертой схем «ИЛИ, а вторым выходом ко второй схеме «За:Прет, к одному из входов первой схемы «ИЛИ, второй вход которой соединен с- выходом второго ждущего генератора импульсов случайной длительности, второй выход которого подключен ко входам второй и четвертой схем «ИЛИ, выходы второго триггера соединены со входами второго ждущего генератора линейного напр жени , подключенного через пороговую схему к одной из клемм переключател втора клемма которого подключена к выходу третьего счетчика, а треть клемма соединена со вторым генератором импульсов, подвижный контакт переключател соединен со входом второго ждущего генератора импульсов случайной длительности и со вторыми входами третьей и п той схем «ИЛИ.pulses, a random pulse generator, waiting for pulsers of random duration, a switch, a second and a third OR circuit connected to the inputs of the first trigger, a fifth and a sixth OR circuit connected to two inputs of a second trigger, characterized in that In order to increase the speed and expansion of the class of problems to be solved, it contains the linear voltage generators, the functional converter and the threshold circuit; the inputs of the first linear voltage generator are connected to the outputs of the first trigger, and its output through the functional converter and the random pulse generator is connected to the inputs of the third and fifth Circuits of the first wait generator of random duration, connected. by one OUTPUT1 to the inputs of the second and fourth OR circuits, and the second output to the second Pro: Pre: circuit to one of the inputs of the first OR circuit, the second input of which is connected to the output of the second waiting pulse generator of random duration, the second output of which is connected to the inputs of the second and fourth OR circuits, the outputs of the second trigger are connected to the inputs of a second waiting linear voltage generator connected through a threshold circuit to one of the switch terminals of the second terminal of which is connected to the output of the third counter, and et terminal connected to a second pulse generator, the movable contact of the switch is connected to the input of a second monostable pulse generator of random length and with second inputs of the third and fifth circuits "OR.