Устройство для определения показателей надежности объектов

Устройство для определения показателей надежности объектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для определения текущих и прогнозируемых показателей надежности объектов и является дополнительным к а.с. N 1413646. Цель изобретения - повышение точности определения показателей надежности. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, элементы И 2, 3, 34, 40, счетчики 4, 5, 6, 7, 8, 35, блоки 9, 10, 15 сравнения, вычислительные блоки 11, 12, пульт 13 управления, блок 14 памяти, блок 16 индикации, триггеры 33, 39 и элементы ИЛИ 41, 42. Устройство обеспечивает учет ошибок контроля второго рода и учет времени на проведение регламентных проверок объекта. 3 ил.

союз советсник социАлистичесник

РЕСПУБЛИН аЕ 011

А2 (51)5 ь" 06 F 15/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ по изоБРетенийм и от1 1Рытиям пРи гкнт сссР

1 (61) 1413646 (21} 4420137/24-24 (22) 03.05.88 (46) 15.02.90. Бюл, N- 6 (7!) Омский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) Г,Г.Держо (53) 621;396 (088.8} (56) Авторское свидетельство СССР

В 1413646, кл. G Об F 15/46, 1987, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для определе2 ния текущих и прогнозируемых показателей надежности объектов н является дополнительным к а.с. Ф 1413646

Цель изобретения — повышение точности определения показателей надежнос" ти. Устройство содержит генератор тактовых импульсов, элементы И 2,3, 34, 40, счетчики 4, 5 6, 7, 8, 35, блоки 9, 10, 15 сравнения, вычислительные блоки 11 12, .пульт 13,управления, блок 14 памяти, блок 16 индикации, триггеры 33, 39 и элементы

ИЛИ 41, 42, Устройство обеспечивает учет ошибок контроля второго рода и учет времени на проведение регламентных проверок объекта. 3 ил.!

543422 системе контроля 0! и усредненного времени (Т ) нахождения объекта в работоспособном со(тоянии с учетом

5 достоверности контроля (01- р Ф 1 так как в w О, где D — достоверность контроля; в — вероятность ошибки второго рода). Тогда t определяют через разность )! (ТР) — () (Т р):

1О

ТР

t, «(т )- м(т ) j (I-DF(t))dtTo = 1/Д1 к„т,/т,+ т,;!

-ЛФ где F(t)1- е = 1-1(t) — функция распределения времени безотказной работы объекта, Тогда (2) Tî /То+ a+ y (3) 20 не учитывают необходимости проведения регламентных проверок для выявления необнаруженных системой контроля отказов, которые осуществляются с периодичностью Т „и на каждую из которых25 затрачивается время tp, а также достоверность индикации об отказе, Среднее время нахождения объекта в неработоспособном состоянии (4) Зо

1 -М„, т, ()® P Я по

40

-Лтр т 1/л(1- е ); (6) !

1/S(J- е, (7)

1/Л(1- е )1+тп

1/Л(1- е )+(1-0) tTР!

/p (1- е Р) Я (8) с

Ng1/ (1. e"" )+(1-g)1т -1/л(1- )М+ тв+ т„ где N — - число регламентных проверок эа время между техническими обслужи" ваниями.

При сравнении выражений (1) — (3) и (6) - (8) видно, что учет ошибки контроля второго рода и времени на проведения регламентных проверок приИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для определения текущих и прогнозируемых значений показателей надежности объектов, Цель изобретения - повьппение точности устройства путем учета ошибок контроля второго рода и времени на проведение регламентных проверок, Сущность изобретения заключается в следующем, Известные соотношения

Однако в (4) не учтено влияние, достоверности D индикации об отказе системой контроля и интенсивности Л внезапных отказов, С учетом указанных параметров D и Л выражение для определения t можно получить . из следующих соображений, Известно выражение дпя определения усредненного истинного времени ()(тр) нахождения объекта в работоспособном состоянии при идеальной

ТР т — J (I-F(t))dt (l-О) J F(t)dt s

Р е

t, (1-D) !" Т вЂ” — -(! - е )), I -лтр (5) Выражение (5) позволяет учесть ошибки контроля эа счет того, что при регламентных проверках обнаруживается отказ, не зарегистрированный системой контроля. Относительно

1 -Лтр: отрезка Т время (1- е Р) харакр Л териэует время нахожде1(ия объекта в работоспособном состоянии. Множитель (1"D) характеризует достоверность контроля. Если достоверность D 1; то р= О и t О О (т.е, отказ обнаруживается системой контроля в момент его появления).

Тогда выражения (1) (3) принимают вид водит к повышению точности при определении показателей надежности обьГ екта, На фиг,1 изображена блок-схема устройства; на фнг,2 и 3 - блок-схемы первого и второго вычислительных блоков соответственно, 5 15434

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, первый 2 и второй 3 элементы, первый-пятый счетчики 4-8 блоки 9 и 10 сравнения

5 вычислительные блоки 11 и 12, пульт

l3 управления, блок 14 памяти, третий блок 15 сравнения, блок 16 индикации, причем первый вычислительный блок 11 состоит иэ коммутатора

17, сумматора 18, умножителя 19,. делителя 20, узла 21 вычисления функции р и элемента ИЛИ 22, а второй вычислительный блок !2 — счетчика

23, второго сумматора 24 и второго делителя 25, входы 26 и 27 потенци-: альных сигналов работоспособного и неработоспособного состояний объекта соответственно, входы 28-30 импульсных сигналов о случайных событиях на 20 объекте: "Отказ", "Сбой" и "Ошибка" соответственно, входы 31 и 32 импульсных сигналов наступления и окончания режима "Техническое обслуживание" соответственно, триггер 33, третий 25 элемент И 34, шестой счетчик 35, дополнительные восьмой 36 и девятый 37 входы импульсных сигналов о начале и окончании режима "Регламентная проверка", дополнительный десятый вход 30

38 импульсных сигналов о необнаруженных системой контроля отказов, выяв- . ленных при регламентных проверках, второй триггер 39, четвертый элемент

И 40, второй 41 и третий 42 элементы ИЛИ.

Принцип работы устройства состоит в подсчете времени, в течение которого объект находится в работоспособном состоянии, времени восстановле- 40 ния при отказах, проведения технического обслуживания с учетом суммар" ного времени, затрачиваемого на регламентные проверки между техническими обслуживаниями, а также числа отказов,45 выявленных системой контроля, с учетом числа отказов, не обнаруженных системой контроля, но выявленных при регламентных проверках, сбоев н случайных ошибок за время между техническими обслуживаниями и количества обслуживаний с последующим вычислением текущих и прогнозируемых показателей надежности: — среднего времени Т, наработки на отказ по зависимости:

7 т„ (9}

O ! J пе а число отказов объекта на текущем ин-, тервале времени между техническими обслуживаниями, фиксируемое в счетчике 6; и " — число отказов объекта на этом же интервале по сигналам системы контроля, подаваемым на третий р9 вход устройства; и„„- число отказов объекта на этом же интервале времени, необнаруженных системой контроля, но выявленных при регламентных проверках и подаваемых импульсными сигналами по дополнительному деСятому входу устройства;

- среднего времени Т восстановления работоспособного состояния по ,зависимости: Тр, Т в отк где Т . — отрезок времени от -го

Р; отказа до момента восстановления объ-.. екта; — среднего времени Т, технического обслуживания по зависимости:

:Е Tp„„. (! !) +

a

Т те п где Т„ — отрезок времени от начала до конца i-го технического обслуживания; и, — число технических обслуживаний;

Тр — отрезок времени от начала рй до конца i-й регламентной проверки; и р — число регламентных проверок от конца (i-1)-го технического обслуживания до начала i-го технического обслуживания; — вероятности P(t) безотказной ра" боты по зависимости

-Ф/, т

P(t} е (12) где С вЂ” промежуток времени, эа который определяется вероятность безотказной работы;

- коэффициент, определяемый на интервале времени между моментом окончания последнего технического обслужива22 где Т„. — отрезок времени от (i-!)-го до i-го отказа и n " + и""

° фт к о к вам

1543422 ния и текущим моментом, учи— ты. ающий уменьшение среднего времени наработки на отказ из-за случайных сбоев и ошибок;

I — коэффициента готовности К, по зависимости:

I d Т.

К

Ct

Г 3

atT + Т вЂ” коэффициента оперативной готовнОсти К ПО зависимости:

or (13) P(t); (14) iS — коэффициента технического использования К „по зависимости (I 0

К тц с1 Тб+ 79+ (15) 20

50 (16) 1

Потк сЕ ош

Пот к + n тк norк где. и, „п,т„п, „

ЗВ

Ф °

n»„- математическое ожидание числа отказов объекта на интервале времени между техническими ОбслуживанияНа сумматоре 24 Определяется общее число отказов (возникающих и спрогно, зированных), Затем на делителе 24

25, осуществляется вычисление коэффициента, вычисленное значение которого передается на четвертый вход блока 11, в котором оно используется при определении прогнозируемых значений пока- 30 зателей надежности объекта, При этом

К„ определяет вероятность нахождения объекта в работоспособном состоянии в текущий момент времени, К о„ данную вероятность с учетом вероят- 35 ! ности безотказной работы в течение . заданного интервала времени, а K „-! долю времени нахождения объекта в работоспособном состоянии относительно рассматриваемого периода эксплуата-40 ции, учитывающего затраты времени на техническое обслуживание, включая и затраты времени на регламентные проверки, При расчете прогноэируемых зна- 45 чений показателей надежности (P(t}, К, К,„, К „) и споль зует ся ко эффициент 4, значение которого определяется по зависимости: ми, определяемое по статистическим данным о надежности объекта и хранящееся в блоке 14 памяти;

n — число отказов на текущем . отк интервале времени эа последним техническим обслуживанием, фиксируемое счетчиком 6.

Пульт 13 управления предназначен для задания режимов работы и занесения исходных данных в блок 14 памяти.

Блок 14 памяти содержит девять регистров, первый из которых предназначен: для хранения среднего времени

Т, наработки на отказ, второй — средне го времени Т восстановления, третий — значения промежутка времени четвертый — среднего числа отказов

n, „, пятый и шестой — пороговых значений n „и no,„, седьмой - для хранения порогового значения одного из показателей надежности Т, Р(),К

K К „, восьмой — среднего коли" чества и, технических обслуживаний на этапе эксплуатации продолжитель ностью t девятый — среднего времени Тто °

На входы 26 и 27 устройства с выхода системы контроля поступают потенциальные сигналы о работоспособном и неработоспособном состояниях объекта соответственно, на входы

28-30 — импульсные сигналы о случайных событиях на объекте: отказе, сбое и ошибке соответственно, на вход 31 — импульсный сигнал о начале режима "Техническое обслуживание" при работоспособном состоянии объекта, который обнуляет счетчики 6-8, на вход 32 — импульсный сигнал об окончании режима "Техническое обслуживание", на входы 36 и 37 — импульсные сигналы,об начале и окончании режима "Регламентная проверка" соответственно, на вход 39 — импульсный сигнал об отказе, выявленном в режиме "Регламетная проверка, который не обнаруживается системой конт роля.

Устройство работает следующим образом, При подаче питания на устройство входящие в его состав триггеры и счетчики устанавливаются в исходное состояние (цель установки в исходное

10

9 15434 состояние на фиг,1 не показана), При помощи пульта 13 управления в блок

14 памяти заносятся статистические данные о надежности объекта (Т,,ТВ, — cS — ош в 5 и„„, и„„, п„п... Т,, и пороговое значение одного иэ показателей Ть, P(t), К,, К„., К„,),а также значение промежутка времени

Генератор 1 и элементы И 2,3,34 и 40 используются для преобразования интервалов времени работоспособного и неработоспособного состояний объекта, задаваемых потенциальными сигналами, а также интервалов времени режима "Техническое обслуживание", формируемых триггером 33 и интервалов времени режима "Регламентная пролерка", формируемых триггером 39, в двоичный код, который фиксируется 20 в счетчиках 4,5 и 35 соответственно, Счетчик 6 подсчитывает число отказов, поступивших на его счетный вход от третьего элемента ИЛИ 42, на первый и второй входы которого поступают 25 импульсные сигналы об отказах, обнаруживаемых системой контроля сК (n, „), и об отказах, не обнаруживаемых системой контроля (ошибка контроля второго рода ), но выявленных в режиме "Регламентная проверка" р« (и «) соответственно, Счетчики 7 и 8 подсчитывают число сбоев и ошибок в период между техническими обслуживаниями. При переводе объекта в

35 режим Техническое обслуживание" счетчики 6-8 устанавливаются в нулевое положение. Кроме того, счетчики

7 и 8 устанавливаются в нулевое сос- 40 тояние при выработке сигналов с выходов блоков 9 и 10 соответственно, Значения счетчиков 7 и 8 сравниваются в блоках 9 и 10 с пороговыми значениями среднего числа сбоев и ошибок на отказ, Если значения счетчиков 7 и 8 достигают пороговых значений, то с блоков 9 и 10 поступают сигналы о возможном постепенном отказе в блок 12 на счетчик 23, 50 осуществляющий подсчет спрогноэированных отказов.

Число прогнозируемых отказов определяется по следующим зависимостям:

cS пс«

n - целая часть — — — l 55 от« «A (17) пса

Ою пою

n, - целая часть

«т« эя (18)

no

cs оы где п,.„,п, „ - число спрогноэированных отказов на текущем интервале времени после предыдущего технического обслуживания; зал Зад

n,, n — математические ожидания числа сбоев первого и второго вида на интервале времени между техническими обслуживаниями, определяемые по статис" тическим данным о надежности объекта и хранящиеся в блоке 14 памяти;

ncЬ СОДЕРЖИМОЕ C IeÒ×ÈÊß

7, которое определяет число сбоев второго вида на текущем интервале времени после последнего технического обслуживания;

n — содержимое счетчика

8,которое определяет число сбоев перво1о вида на текущем интервале времени после последнего технического обслуживания, На сумматоре 24 определяется общее число отказов, регистрируемых системой контроля n, „, при регламентных проверках и „„ и спрогноэироP fl ванных (и „„+ п «), т,е. п „.„= с«+ рп + cs + оа и, „n „„. Затем ha делителе 25 осуществляется вычисление коэффициента aL по зависимости (!6). Значение коэффициента А поступает на четвертый вход блока 11 в котором оно используется при вычислении прогноэируемых показателей надежности. На первый вход блока 11 от счетчика 4 поступает значение времени Т„, на второй вход — значение времени Т, на третий вход из первого, второго, третьего и девятого регистров блока 14 памяти поступают значения Т1, Т, t и Т„„Среднее время наработки ня отказ корректируется после каждого отказа объекта и и запоминается в первом регистре блока 14, среднее время восстановления корректируе1 ся после каждого вос1543422;

Tо, (-1)+Tð

Т ---т а; i Т„Д гю f

1 "1 np иотк .Е Т„

Ь

СБ ОШ и от" +и о - +и o

Т„ (-1)+T

Т то., 1

° Т, 1 где То

Тв, Та.—

Тто. ° T т.о.

i-s °

Т

Р1

Т

1 зг причем к

Т. т +,Е Т

i ро становления и заносится во второй ре" гистр блока 14, а среднее время технического обслуживания Т, корректируется после каждого технического обслуживания и запоминается s девятог регистре блока )4 памяти.

Коррекция выполняется по следующим зависимостям: среднее время наработки на (i-1)-й и

i-й отказы соответственно; среднее время восстановления после (i""1)-го и i-ro отказов соответственно; среднее время (i-I)го и i-го технического обслуживания со,ответственно; текущее время наработки на i-й отказ; текущее время восстановления при i-м отказе; текущее. время i-го технического обслуживания, где Т вЂ” текущее время непосредственно i-го технического обслуживания;

Т - текущее время i-й реглаan i ментной проверки;

N — число регламентных прове- рок между; (i-l)M н 1.-м техническИм обслуживанием.

В зависимости от заданного на ° пульте 13 режима работы блок 11 определяет текущее или прогноэируемое значение показателей надежности.

Например, вычисление K осуществляется следующим образом. На третий вход коммутатора 17 из первого, вто5 рого и девятого регистров блока 14 поступают значения То, То и Т... а на четвертый — иэ блока 12 значение коэффициента (, При вычислении про-, гнозируемого значения показателя на10 дежности на умножителе 19 значение

Т, умножается на м .

При этом прогнозируемое значение среднего времени наработки на отказ где и,„=n,„и ск + Ро т.е. Т „= Т, d определяется с учетом прогйозируемых отказов (по слу" чайным ошибкам и сбоям), а также с учетом отказов, выявленных на регла25 ментных проверках ° ег с учетом ошибки контроля второго рода, так

2 Т„ как Т -=-- — — меньше величины о

WH, рп о-г w

+ п о к

Т„, ic$ 1

Т = - — — — определяемой по о и от прототипу, Содержимое счетчика 35 определяет значение

1 ° 1 которое больше величины Т опрето ° деляемой по прототипу.

На сумматоре 18 вычисляется значение a(T, + E z + Т,, а делителем

20 значение о(Т делителя на сумму

I f гТ + То + Т . Полученное значение

45 К „через элемент ИЛИ 22 поступает на индикатор 16 и блок 15, в котором сравнивается с требуемым значением

К,„, хранящимся в седьмом регистре блока 14. Аналогично по соответствую50 щим зависимостям рассчитываются другие показатели надежности. Время начала проведения технического обслуживания объекта определяется при невыполнении одного кэ условий:

Т. - То К г К.. P(t) 4: P(t) ° K z (; 4 К. „.Сигнал о необходимости проведения технического обслуживания объекта выдается на блок 16, l3 154342 и з о б р е т ения

Формула

Be А.O де&.5

6eCh 6 дв4М йгАЯ

О А Ума ааиМ й. Й

Составитель В, Воронков

Редактор Л,Пчолинская Техред M,Дидык Корректор В.Гирняк

Заказ 402 Тираж 562 Под пи сно е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101

Устройство для определения показателей надежности объектов по авт,св.

91413646, отличающее- 5 с я тем, что, с целью повышения точности работы устройства путем учета ошибок контуоля второго рода и учета времени. проведения регламент10 ных проверок объекта, в него введены второй триггер, четвертый элемент И, первый и второй элементы ИЛИ, первый элемент ИЛИ включен между счетным входом шестого счетчика и выходом

2 14. третьего элемента И, причем второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом четвертого элемента И, первый вход которого связан с выходом генератора тактовых импульсов ° а второй вход - с прямым выходом второго триггера, единичный и нулевой входы которого подключены к восьмо" му и девятому входам устройства, счетный вход третьего счетчика соединен с выходом второго элемента ИЛИ, входы которого связаны с третьим и дополнительным десятым входами устройства,