Eksploatacja systemów technicznych

Eksploatacja systemów technicznych – Rozdziały 1,2,3,4.

Rozdział I – pojęcia wprowadzające

• Eksploatacja - wykorzystywanie, wyzyskiwanie; ogół operacji, których celem jest użytkowanie urządzeń w zakładach pracy; wyzysk, przywłaszczenie sobie owoców cudzej pracy, zwłaszcza najemnej.

• Eksploatacja (ep) obiektu (środka technicznego) w sposób wynikający z rozpoznanej potrzeby, jest rezultatem finalnym następujących działań:-* rozpoznania potrzeby (rp) istnienia określonego składnika "technosfery” (środka technicznego)-projektowania (pr), w wyniku którego powstaje koncepcja Kc środka technicznego-konstruowania (ks), w wyniku którego opracowywana jest konstrukcja Ks środka technicznego

Rozdział I – pojęcia wprowadzające c.d.

– wytwarzania (wt) środka technicznego na podstawie opracowanego zapisu konstrukcji

– użytkowania/eksploatacji wytworu (ep).

Przedstawiony schemat pokazuje tylko “pierwotne”

związki międzyzadaniowe,

wiążące podstawowe

elementy procesu zaspokajania

potrzeb.


• Artefakt (środek techniczny) występuje we wszystkich fazach procesu zaspokajania potrzeb. Istnieje on w poszczególnych fazach tego procesu "w różny sposób". W fazach rozpoznania potrzeby, projektowania i konstruowania artefakt jest abstrakcją zapisywaną i uszczegółowianą z wykorzystaniem odpowiednich notacji (zapis konstrukcji).

• Zapis konstrukcji - traktowany jako instrukcja wytwórcza, jest podstawą do wykonania obiektów wzajemnie różnych, ale odpowiadających pewnej wspólnej klasie opisanej konstrukcją. Ta niejednoznaczność powoduje, iż przekazywane użytkownikowi obiekty o jednakowej konstrukcji charakteryzują się cechami działania wspólnymi, wyznaczonymi określoną w procesie projektowo-konstrukcyjnym funkcją celu, oraz pewnymi cechami "indywidualnymi".


• Skończony całkowity czas użytkowania obiektu - własność technicznego obiektu eksploatacji. Własność ta, wynikająca z oczywistych uwarunkowań rządzących otaczającym nas światem, jest podstawą sformułowania zasady skończonej trwałości obiektu jako jednej z podstawowych zasad teorii eksploatacji środków technicznych.

• Systemy eksploatacyjne - systemowe modele procesów realizowanych w toku użytkowania układów technicznych.

• System - to sieć relacji sprzężeń i relacji przekształceń w zdefiniowanym wstępnie zbiorze elementów.


• Przyjęcie jako obszaru realizacji zadań, określonych przez termin "eksploatacja", systemu technicznego umożliwia znaczące rozszerzenie zakresu rozpatrywanych zagadnień. W szczególności, system techniczny to więcej niż występujący w przytoczonej powyżej definicji słownikowej "zakład pracy". Ponadto rozszerzenie zbioru uczestników procesów eksploatacyjnych pozwala na rozpatrywanie takich problemów, jak:– * wpływ struktur nadrzędnych na obiekty i procesy eksploatacji– * wpływ działań "rozwojowych" na eksploatację systemu technicznego,– * rola człowieka w procesach eksploatacyjnych,– * przepływy informacji w eksploatowanym systemie,– * wpływ działań eksploatacyjnych na bliższe i dalsze otoczenie systemu

technicznego,– * znaczenie skończonej trwałości obiektów eksploatacji i wynikające z niej zadania

dodatkowe.


• Eksploatacja systemu technicznego - zbiór uporządkowanych działań technicznych, organizacyjnych, normatywno-prawnych i ekonomicznych, podejmowanych i realizowanych przez człowieka z wykorzystaniem odpowiednich środków w okresie od rozpoczęcia funkcjonowania systemu do jego kasacji.

• System eksploatacji - termin ten oznacza model systemu dwuelementowego, w którym wyróżniony jest podsystem użytkowania (obejmujący obiekty zdatne) oraz podsystem obsługiwania (obejmujący obiekty niezdatne).


• Najczęściej formułowanymi zadaniami (celami działań) w sferze eksploatacji systemów technicznych są:– * wydłużanie czasu efektywnej pracy obiektów (maszyn,

urządzeń);– * skracanie czasu odnawiania zdatności eksploatacyjnej

(remontów) obiektów przy równoczesnym polepszeniu jakości odnawiania;

– * zwiększanie trwałości i niezawodności obiektów eksploatacji, poprzez rozpoznanie i eliminowanie przyczyn nadmiernego zużycia i zawodności oraz gromadzenie danych na potrzeby oszacowania charakterystyk niezawodnościowych.

– * zmniejszanie zużycia materiałów eksploatacyjnych (paliwa, oleje, smary, inne nośniki energii itp.),


– *optymalizacja gospodarki częściami zamiennymi, racjonalizacja systemu zaopatrywania i magazynowania, racjonalizacja infrastruktury transportowej;

– * optymalizacja przepływu informacji w systemie technicznym– *unowocześnianie systemów pozyskiwania i gospodarowania informacją

wdrażanie informatycznych systemów wspomagających działania eksploatacyjne

– * kształcenie specjalistów w zakresie eksploatacji;– * formułowanie zaleceń i kryteriów "eksploatacyjnych" dla procesów

projektowania i konstruowania oraz wytwarzania środków technicznych,– * racjonalizacja struktur organizacyjno-decyzyjnych w zarządzaniu

eksploatacją– * usprawnianie warunków użytkowania środków technicznych (obiektów

eksploatacji), polepszanie bezpieczeństwa pracy pracowników obsługujących maszyny i urządzenia, eliminacja zagrożeń środowiska


• Wymienione na powyższej liście główne cele eksploatacji można rozdzielić na:

a) cele, dotyczące samego obiektu eksploatacji, b) cele, dotyczące toku działań w obszarze eksploatacji (procesu eksploatacji),c) cele, dotyczące pozostałych "uczestników" omawianego obszaru (otoczenie techniczne i nietechniczne obiektu, informacja).

Rozdział 2 – przegląd podstawowych problemów eksploatacji systemów technicznych

• Rozdział 2.1 – przegląd podstawowych problemów eksploatacji systemów technicznych

• Rozdział 2.2 - przegląd pojęć związanych z obiektem eksploatacji.

• Rozdział 2.3 - Czas w eksploatacji systemów technicznych.

Rozdział 2 – przegląd podstawowych problemów eksploatacji systemów technicznych

• Rozdział 2.4 - Scenariusze procesu eksploatacji systemów technicznych

• Rozdział 2.5 - Podstawowe problemy zarządzania eksploatacją

• Rozdział 2.6 - Metoda badania problemów eksploatacji systemów technicznych.

Rozdział 2.1 – przegląd podstawowych problemów eksploatacji systemów technicznych

• Opis obiektu eksploatacji nie musi i nie powinien być ograniczony do zbioru jego własności i właściwości. Z punktu widzenia organizacji działań eksploatacyjnych (procesu eksploatacji), możliwe jest sformułowanie pewnych podstawowych zasad, którym obiekt taki podlega.

• Zasady dotyczące obiektu eksploatacji– obiekt eksploatacji jest wykorzystywany przez ...

(zasada podmiotowości/przedmiotowości),– obiekt eksploatacji jest wykorzystywany w celu...

(zasada celu zewnętrznego),


– obiekt eksploatacji w każdej chwili czasu życia może znajdować się w jednym z co najmniej dwóch stanów, np.: zdatny lub niezdatny (zasada dwustanowości),

– obiekt jest eksploatowany w pewnej strukturze nadrzędnej/systemie technicznym (zasada systemowości),

– "czas życia" każdego obiektu eksploatacji jest ograniczony (zasada skończonej trwałości),

– obiekt (podobnie jak inne elementy systemu technicznego) może być/jest usprawniany w toku eksploatacji (zasada racjonalizacji),

– każdy obiekt eksploatacji może być/jest szkodliwy dla człowieka (zasada szkodliwości).


• Zasady powyższe muszą być brane pod uwagę w toku realizacji głównych celów działań w sferze eksploatacji, a więc i w zarządzaniu eksploatacją systemów technicznych.

• Ze względu na szczególne potrzeby zarządzania eksploatacją można dodać do powyższego zboru zasad stwierdzenie, że obiekt eksploatacji jest autonomiczny/heteronomiczny, tzn. sam wyznacza strukturę nadrzędną bądź stanowi jej ogniwo (zasada relatywizmu). Właściwość ta jest istotna dla obiektu eksploatacji jako przedmiotu zarządzania.

Rozdział 2.2 - przegląd pojęć związanych z obiektem eksploatacji.

• W zbiorze pojęć związanych z obiektem eksploatacji najbardziej istotną rolę odgrywają pojęcia charakteryzujące czynną i bierną rolę tego obiektu w procesach eksploatacyjnych. I tak, przez pojęcie zbioru własności i właściwości eksploatacyjnych będziemy rozumieli zbiór cech obiektu, charakteryzujących jego podatność na użytkowanie, obsługiwanie, naprawy (a także zasilanie czy przechowywanie). Cechami złożonymi w tym zbiorze będą więc funkcjonalność, obsługiwalność, naprawialność, diagnozowalność i przechowalność.


• Cechy obiektu eksploatacji określają jego stan, zazwyczaj przypisywany do określonej chwili czasu eksploatacji rozumianego jako okres od chwili rozpoczęcia użytkowania nowego obiektu do chwili definitywnego wycofania tego obiektu z eksploatacji.

• Szczególnym stanem obiektu jest stan zdatności eksploatacyjnej: jest to stan, w którym obiekt jest zdolny do działania zgodnie z funkcją celu określoną w procesie projektowo-konstrukcyjnym.


• Właściwość obiektu, polegającą na zachowaniu zdatności w określonym przedziale czasu, określa się zazwyczaj jako poprawność działania.

• Z kolei pojęcie potencjał eksploatacyjny oznacza zasób pracy, którą dany obiekt jest w stanie wykonać do chwili utraty zdatności.

• Pojęciem przeciwstawnym do zdatności jest niezdatność, rozumiana jako stan obiektu eksploatacji wykluczający poprawne działanie tego obiektu. Często wykorzystywanym pojęciem „pośrednim” między zdatnością i niezdatnością jest niesprawność: stan obiektu, w którym jest on zdolny do działania ale nie spełnia chociażby jednego z elementów określonych w funkcji celu.


• Umowny stan obiektu, w którym następuje przejście pomiędzy zdatnością i niezdatnością, określa się terminem stan graniczny. Istotnym problemem metodologicznym, wiążącym się z pojęciem stanu granicznego, jest określenie ilościowych kryteriów, umożliwiających identyfikację stanu granicznego.

• Czynnikiem warunkującym znalezienie się obiektu eksploatacji w jednym ze zdefiniowanych powyżej stanów kryterialnych jest zaistnienie uszkodzenia. Pojęcie to oznacza zdarzenie eksploatacyjne, w wyniku którego obiekt przechodzi ze stanu zdatności do stanu niezdatności.


• Specyficznym czynnikiem powodującym ograniczanie zdatności obiektu w toku eksploatacji jest starzenie obiektu. Starzenie obiektu może być powodowane przez czynniki obiektywne (starzenie fizyczne), wynikające z naturalnych procesów degradacji (korozja, zmęczenie materiału itp.) struktur, tworzyw i materiałów w czasie. – Przyczyną starzenia obiektu eksploatacji mogą być również

czynniki subiektywne: spotyka się tu określenie starzenie modalne. Czynnikami tego typu są np. pojawienie się na rynku obiektów o zbieżnej funkcji celu, charakteryzujących się lepszymi parametrami technicznymi, większym bezpieczeństwem i komfortem użytkowania


• Naprawialność - może być rozumiana jako zbiór tych cech obiektu, które warunkują czas i koszt naprawy (odnowy zdatności eksploatacyjnej).

• Obsługiwanie obiektu. - obejmuje działania naprawcze oraz - czasami - także działania podejmowane dla przywrócenia potencjału eksploatacyjnego obiektu, który jest zdatny do użytkowania (smarowanie, regulacje itp.). Działania obsługowo-naprawcze z reguły mogą być realizowane w przedziałach czasu, w których obiekt eksploatacji nie wykonuje swoich funkcji (nie jest użytkowany).

Rozdział 2.3 - czas w eksploatacji systemów technicznych.

W pewnych przypadkach powszechnie przyjęte znaczenie terminu czas jest wykorzystywane w omawianym obszarze - mówi się wówczas o czasie rzeczywistym. Jednakże sytuacja nie jest tak jednoznaczna w pewnych szczególnych zadaniach. Obszarem takich zadań jest m.in. przetwarzanie informacji pozyskiwanej w toku badań obiektów eksploatacji. Procedury pomiaru i analizy sygnałów prowadzą do wyznaczania wartości cech tych sygnałów o dwojakim charakterze: w zadaniach diagnostycznych rozpatrywane są wartości chwilowe tych cech oraz ich zmienność w czasie.


• Pod względem formalnym można założyć, że sygnał diagnostyczny jest procesem losowym {f(f),i;):i)er,i;eE}, zdefiniowanym nad przedziałem czasu T dla przestrzeni zdarzeń E. Proces taki może być rozpatrywany jako rodzina funkcji rzeczywistych takich, że f(t,^) jest zmienną losową dla ustalonej chwili czasu t € T. Dowolną funkcję, przynależną do takiego zbioru, można nazwać realizacją procesu f(&,ij). Dla danego obiektu ue S realizacja taka jest funkcją czasu &. Dla ustalonej chwili teT oraz danego ueB uzyskuje się próbką i(f,w), która nazywana będzie dalej bieżącym stanem procesu f(-).


Z przedstawionych i przedyskutowanych powyżej względów, w badaniach eksploatacyjnych środków technicznych (obiektów eksploatacji) proponuje się rozróżnianie następujących zbiorów (dziedziny) czasu:

•zbiór czasu rzeczywistego {fi},•zbiór czasu "mikro" {t},•zbiór czasu "makro" (czasu eksploatacyjnego) {t}.


Przykład: • Dziedzinę czasu makro t reprezentuje liczba godzin pracy (działania) maszyny lub liczba zrealizowanych cykli technologicznych: pomiar takiego czasu jest dokonywany na przykład w godzinach. B• Dziedzinę czasu mikro r reprezentuje mierzona w mikrosekundach wielkość przedziału czasowego, w którym próbkujemy sygnał w celu obliczenia pojedynczej estymacyjnego spektrum częstotliwościowego. B


• Wykorzystując pojęcia czasu mikro r i czasu makro t można analizować m.in. modele procesów eksploatacyjnych, oparte na odwzorowaniu takich procesów poprzez ciągi stanów chwilowych. Z teoretycznego punktu widzenia, stan chwilowy obiektu eksploatacji powinien odpowiadać punktowi na osi czasu, jednakże w praktyce identyfikacja „chwilowych” wartości cech takiego stanu z oczywistych powodów jest dokonywana w pewnym przedziale czasu [T/t+rtr]. Tak więc termin chwilowy jest w tym przypadku w pewnym sensie relatywny: odpowiada określonej chwili czasu makro, ale równocześnie skończonemu przedziałowi czasu mikro r.


• Oczywiście, zamiennie z dyskretnym ujęciem czasu makro, wspomaganym pojęciem czasu mikro, można rozpatrywać czas makro jako dziedzinę ciągłą, wykorzystując do wyznaczania "chwilowych" stanów procesów ideę okna czasowego. Taki sposób postępowania badawczego będzie szczególnie użyteczny wówczas, gdy analizując procesy niestacjonarne będziemy w nich poszukiwali obszarów lokalnej stacjonarności (w obrębie okna czasowego). W zasadzie jednak obydwa omówione tu ujęcia są podobne: umożliwiają rozpatrywanie czasu w kilku odrębnych aspektach.


• Obok przedstawionego powyżej ujęcia formalnego, rozważania nad czasem w eksploatacji są często odnoszone do typów zadań eksploatacyjnych. Tak więc, mówimy o czasie użytkowania obiektu: przez pojęcie to rozumiany jest przedział czasu wykonywania przez obiekt zadań zgodnych z funkcją celu. Przedział taki jest więc z jednej strony ograniczony chwilą, w której następuje utrata zdatności, z drugiej natomiast - chwilą rozpoczęcia użytkowania obiektu nowego lub obiektu, którego zdatność została przywrócona w wyniku naprawy.


• Pojęciem związanym z upływem czasu eksploatacji jest także resurs eksploatacyjny. Oznacza ono zasób pracy obiektu (mierzony w jednostkach czasu, ale także np. poprzez liczbę przejechanych kilometrów, liczbę jednostek wytworzonego produktu lub liczbę jednostek objętości przepompowywanej cieczy), przewidziany do wykonania przed osiągnięciem stanu granicznego. W praktyce pojęcie resursu bywa często odnoszone do punktu na osi czasu eksploatacji, w którym będą zrealizowane zaplanowane działania naprawcze danego obiektu.

Rozdział 2.4 - scenariusze procesu eksploatacji systemów technicznych

• Zgodnie ze schematem procesu zaspokajania potrzeb, wytwór (wynik procesu wytwarzania) jest przekazywany użytkownikowi, który może rozpocząć jego eksploatowanie. Ponieważ już w projektowaniu i konstruowaniu dowolny środek techniczny uzyskuje swego rodzaju "indywidualność" wynikającą przede wszystkim z faktu, iż zbiór dopuszczalnych odchyłek wartości cech konstrukcyjnych powoduje brak identyczności wytworów wytworzonych zgodnie z tą samą konstrukcją, uzasadnione jest założenie o indywidualnym charakterze przebiegu użytkowania każdego egzemplarza w grupie obiektów o tej samej konstrukcji. Celowe jest więc przyjęcie jako narzędzia opisu działań w sferze eksploatacji modelu procesu rozumianego jako zbiorowość realizacji stanowiących "indywidualną drogę przejścia” każdego obiektu w danej klasie od stanu początkowego do stanu końcowego.


• Możemy przyjąć, iż początek i koniec eksploatacji wyznacza odpowiednio oddanie do użytku nowo wytworzonego obiektu i wycofanie tego obiektu z użytkowania (np. złomowanie maszyny).

• Spróbujmy zastanowić się, jak zagospodarowany jest przedział czasu pomiędzy tymi stanami skrajnymi, a więc "czasu życia obiektu eksploatacji".– Najprostszy sposób zagospodarowania tego czasu polegałby na

rozpoczęciu użytkowania obiektu, dostarczonego przez wytwórcę, i użytkowanie tego obiektu do momentu, gdy straci on zdolność do realizacji swych funkcji. Po utracie zdatności obiekt jest definitywnie wycofywany z eksploatacji.


– Ten z pozoru trywialny "scenariusz" procesu eksploatacyjnego ma pewne znaczenie praktyczne: opisuje proces eksploatacji prostych obiektów nienaprawialnych. Nazwijmy go scenariuszem procesu eksploatacji typu 1.

– Jeżeli założymy, iż obiekt eksploatacji może podlegać odnowie zdatności eksploatacyjnej (tzn. naprawie), kolejny, bardziej złożony scenariusz procesu eksploatacji będzie mógł być przedstawiony w formie sekwencji: użytkowanie - utrata zdatności - odnowa zdatności - użytkowanie - utrata itd.Nazwijmy taki scenariusz działań scenariuszem procesu eksploatacji typu 2.

– Kolejnym elementem wprowadzonym do procesu eksploatacji mogą być działania podejmowane w celu wydłużenia okresów między naprawczych: będą to wszelkiego rodzaju prace obsługowe i konserwacyjne. Nazwijmy uwzględniający je scenariusz działań eksploatacyjnych scenariuszem procesu eksploatacji typu 3.


– Obecny rozwój wiedzy o eksploatacji środków technicznych, a w szczególności rozwój wiedzy o środkach i sposobach określania w toku eksploatacji rzeczywistego stanu technicznego eksploatowanych obiektów, pozwala na zastąpienie modelu eksploatacji "zorientowanego czasowo" na model "zorientowany na stan obiektów”. Szczególne znaczenie ma tu rozwój środków i sposobów diagnostyki technicznej. Korzystając z tych sposobów, możemy w scenariuszu procesu eksploatacji uwzględnić dodatkowy rodzaj działań, jakimi są przeglądy. W efekcie uzyskujemy scenariusz procesu eksploatacji typu 4, wykorzystywany już obecnie w praktyce eksploatacji wielu systemów technicznych.


• Przedstawione powyżej scenariusze procesów zawierają szczegółowe obszary zadaniowe, stanowiące podstawę do opracowania zasad zarządzania takimi zadaniami. Można tu zwrócić uwagę czytelnika na fakt, iż scenariusze te nie uwzględniają zadań, które nie mieszczą się w „klasycznym” obszarze eksploatacji systemu technicznego związanym tylko z użytkowaniem tego systemu. Zadania te dotyczą obiektu wycofanego z eksploatacji: zarządzanie eksploatacją powinno uwzględniać także ten aspekt funkcjonowania systemu technicznego.

Rozdział 2.5 - podstawowe problemy zarządzania eksploatacją

Z przedstawionych w poprzednim podrozdziale scenariuszy procesów eksploatacyjnych w systemie technicznym wynika, iż w swojej podstawowej strukturze mogą one być rozpatrywane jako swoiste połączenie trojakich rodzajów zadań:

• użytkowania obiektów,• przeglądów i obsługi (konserwacji) obiektów,• przywracania zdatności (napraw) obiektów.

Rozdział 2.5 - podstawowe problemy zarządzania eksploatacją c.d.

Dla każdego z tych trzech rodzajów zadań możemy określić potrzeby, których spełnienie warunkuje możliwość realizacji celów tych zadań. W ogólnym ujęciu potrzeby te obejmują:• czas dostępu do obiektu, pozwalający na realizację zadania;• odpowiednie wyposażenie ("usprzętowienie") realizacji zadania, obejmujące zarówno środki techniczne, jak i nietechniczne;• odpowiedni zasób materiałów i mediów (materiały eksploatacyjne w zadaniach "użytkowych” materiały i części zamienne w zadaniach obsługowo-naprawczych);


• przestrzeń konieczną do realizacji ww. zadań oraz odpowiednie środki przemieszczania obiektów i zasobów w tej przestrzeni;

• odpowiedni (kompletny i aktualny) zasób informacji o funkcjonowaniu całego systemu i jego poszczególnych składników;

• odpowiednią kadrę specjalistów, gwarantujących poprawną realizację zadań.


• Możliwość zaspokojenia tych potrzeb jest uzależniona od pewnych dodatkowych elementów, stanowiących integralną część systemu technicznego w rozumieniu prezentowanym w tym opracowaniu.

• Elementami takimi są składniki wewnętrznej i zewnętrznej infrastruktury systemu technicznego, przy czym we współczesnym modelu systemu technicznego znaczącą (a czasami dominującą) rolę w tym zakresie odgrywa zespół powiązań systemu z podmiotami (systemami) zewnętrznymi.


• Dotyczy to w szczególności udziału podmiotów "zewnętrznych" w realizacji zadań obsługowo-remontowych oraz zadań związanych z modernizacją systemu (inwestycje). Zewnętrzne powiązania omawianego rodzaju powodują z jednej strony zmniejszenie złożoności struktury technicznej i organizacyjnej samego systemu, z drugiej jednak - tworzą nowe jakościowo obszary zadań w zakresie zarządzania eksploatacją (np. procedury przetargowe, obsługa umów na realizację zadań). Możemy w szczególności stwierdzić, iż częstym skutkiem "wyprowadzenia" części zadań z obszaru eksploatacji poza strukturę organizacyjną systemu technicznego jest wzrost liczby zadań (a więc i wzrost złożoności) struktury informacyjnej takiego systemu.


• Odnosząc wymienione powyżej trzy kategorie zadań eksploatacyjnych do listy potrzeb warunkujących możliwość realizacji tych zadań, możemy zauważyć, że z punktu widzenia organizacji i zarządzania zadaniami, zaspokojenie potrzeb w obszarze każdego rodzaju zadań może być dokonane w zasadzie bez związku z potrzebami innych klas zadań. Jedynym wyjątkiem jest tutaj dostępność czasu. Z punktu widzenia zapotrzebowania na czas dostępu do obiektu eksploatacji, poszczególne rodzaje zadań eksploatacyjnych pozostają w stanie ewidentnego konfliktu.


• Naturalne dążenie do maksymalizacji czasu użytkowania oznaczać musi ograniczenie czasu na obsługi i naprawy. Efekt ten można minimalizować np. na drodze odpowiednich rozwiązań organizacyjnych, można także ograniczać zapotrzebowanie na czas obsługowo- naprawczy na etapie projektowania i konstruowania środków technicznych ‘'rewolucyjnym" krokiem w tym właśnie kierunku było wprowadzenie tzw. konstrukcji modułowych maszyn i urządzeń). Ponieważ jednak konflikt zapotrzebowania na czas nie daje się całkowicie wyeliminować z punktu widzenia zarządzania eksploatacją, w pracach z tego zakresu można spotkać np. propozycję, by jako jeden z elementów "bazowych" w organizacji procesów eksploatacji przyjąć tzw. "zasadę trzech kierowników", zgodnie z którą funkcje kierownika użytku, kierownika obsługi i kierownika remontów nie mogą być pełnione przez tego samego człowieka.


• Realizacja zadań w różnych obszarach czynności eksploatacyjnych to oczywiście nie tylko różne osoby kierujące tymi zadaniami. Zróżnicowanie dotyczy tu zarówno środków i materiałów, jak i realizatorów zadań. Z tego względu jako istotny problem w organizacji procesu eksploatacyjnego należy potraktować zagadnienie przestrzeni, w której poszczególne zadania są realizowane. Oczywiście, rolę nadrzędną spełnia tu obiekt eksploatacji: w wielu wypadkach przestrzeń dla ludzi i środków realizacji zadań użytku, obsługi i napraw obiektu jest tą samą przestrzenią (np. statek płynący po morzu). Jeśli to jednak możliwe, już na etapie projektu systemu technicznego rozpatrywana jest możliwość rozdzielenia zadań eksploatacyjnych także w aspekcie przestrzennym (stacje obsługi, stanowiska remontowe itp.).


• Do trzech rodzajów zadań eksploatacyjnych możemy odnieść także zagadnienie pozyskiwania i przetwarzania informacji w procesach eksploatacji systemu technicznego. Informacja taka jest podstawą zarówno dla kontroli przebiegu procesu, jak i dla podejmowania decyzji np. dotyczących przejść pomiędzy zadaniami użytkowymi i obsługowo-naprawczymi, w szczególności zaś planowania odpowiednich prac.

• Możemy przyjąć jako kolejne "ustalenie wejściowe", że podstawą poprawnej eksploatacji zarówno pojedynczego obiektu (maszyny, urządzenia) jak i systemu technicznego jest dysponowanie przez podmiot decyzyjny kompletną i aktualną informacją o zachowaniu się danego obiektu/systemu w czasie użytkowania.


• W poświęconym problemom zarządzania eksploatacją rozdziale 11 tego opracowania przedstawiono m.in. sposoby opisu przepływu informacji w strukturach zarządzania eksploatacją systemów technicznych oraz sposoby identyfikacji zbiorów parametrów decyzyjnych na potrzeby takiego zarządzania. Parametry decyzyjne można odnieść także do typów zadań eksploatacyjnych. Stwierdzenie to dotyczy z jednej strony przyporządkowania do "tradycyjnego" układu takich parametrów, obejmującego intensywność, czas, jakość i miejsce realizacji zadania, określenia typu realizowanych zadań. Otrzymamy w konsekwencji zbiór parametrów w postaci:


– intensywność użytkowania,– intensywność obsługiwania,– intensywność napraw,– czas użytkowania,– czas naprawy,– jakość użytkowania,– jakość obsługiwania,– jakość naprawy,– miejsce użytkowania,– miejsce obsługiwania, – miejsce naprawy.


• Informacja "eksploatacyjna”, uzupełniona o dane dotyczące stanu technicznego obiektów, stanowi tylko jeden z elementów zbioru danych uwzględnianych w zarządzaniu eksploatacją systemów technicznych. Uzupełniają ją dane o środkach finansowych, zasobach magazynowych, personelu, a także dane o zewnętrznych powiązaniach kooperacyjnych itp. Rozpatrując odpowiedni wycinek dostępnego zasobu informacji możemy określić np. strukturę odpowiednich podsystemów podejmowania decyzji w zarządzaniu procesami eksploatacyjnymi.


• Istotnym problemem organizacji podsystemu informacyjnego w systemie technicznym jest, obok identyfikacji struktury przepływu informacji oraz struktury decyzyjnej, właściwe zaprojektowanie i wdrożenie odpowiednich systemów informatycznych. Wymaga to miedzy innymi określenia rodzaju i ilości informacji pozyskiwanych i przetwarzanych w systemie, trybu udostępniania danych (z odpowiednimi zabezpieczeniami) itp. Z punktu widzenia poprawności podejmowania decyzji, szczególnie wnikliwego rozpoznania wymagają strumienie informacji zwrotnych, odnoszących się do poszczególnych elementów systemu technicznego.


Zagadnienia praktyczne, związane także z informacją "eksploatacyjną", to:

•sposoby i środki pozyskiwania informacji (wybór sygnałów),•sposoby i środki gromadzenia informacji (wybór sposobów analizy sygnałów),•sposoby i środki przetwarzania informacji.


• Zagadnieniem odrębnym, wpływającym jednak w istotnym stopniu na przedsięwzięcia z zakresu "gospodarki informacją" (także w systemach technicznych), jest opłacalność informacji, rozumiana jako różnica między jej użytecznością a kosztem jej pozyskania. Koszt ten, szczególnie w odniesieniu do systemów technicznych, nie zawsze jest określany w kategoriach ściśle ekonomicznych.

• Jeżeli założymy, że informacja „eksploatacyjna” i jej przepływ mogą być rozpatrywane w kategoriach podsystemu w systemie technicznym, to zgodnie z przyjętym w tym opracowaniu założeniem, podsystem taki tworzą różnorodne elementy. Ta różnorodność może być m.in. źródłem szczegółowych problemów w funkcjonowaniu poszczególnych "segmentów" podsystemu informacyjnego, takich jak:


a) niedokładności „obiektywne” w rejestrowaniu danych w miejscu ich

powstawania,b) „obiektywne” błędy transmisji i

przetwarzania danych,c) przekłamania subiektywne (tendencyjne)

spowodowane osobistymi motywacjami użytkowni ków obiektów, np. niechęcią do

ujawniania swoich błędów,d) tendencyjna interpretacja informacji przez

czynniki decyzyjne.


• O ile czynniki i}a” i „b” możemy rozpatrywać w kategoriach czysto technicznych, to czynniki „c” i „d” są elementem rozważań nad „nietechnicznymi” składnikami systemu technicznego. Problem tej właśnie „nietechnicznej” części w wielu sytuacjach wpływa znacząco na realizację zadań z zakresu kierowania i podejmowania decyzji. Zagadnienie to szczególnie wyraźnie występuje w przypadkach, gdy decyzje dotyczą istotnych zmian wprowadzanych w danym systemie.

• Potencjalną przyczyną problemów związanych z wdrażaniem postępu (także w organizacji procesów eksploatacyjnych w systemach technicznych) są w pierwszym rzędzie pewne opory i ograniczenia ludzi zaangażowanych w procesy wdrożeniowe. W [1] wyróżniono np. następujące "bariery" wdrażania postępu:


• bariera wiadomości,• bariera kwalifikacji,• bariera wiedzy,• bariera organizacyjna,• bariera możliwości projektowych (braki kadrowe i

nieumiejętność projektowania systemów eksploatacji oraz projektowania i konstruowania obiektów "podatnych" na właściwe rozwiązania eksploatacyjne).


Interesującą próbą „ilościowego” zilustrowania wyżej wymienionych problemów jest, przedstawiony w pracy [1] (za [63] i [106]), tzw. współczynnik oporu wobec zmian.Zaproponowano tam następującą formułę obliczenia wartości tego współczynnika:

C. Z. + Z0 + Z, + Z,w * —U—* ł__J 4_

0/1 c2 n1+n2+n3*na


gdzie:C( - obawa jednostki przed wszelką zmianą

C2 - osobiste odczucie bezpieczeństwa,

Z, - nieokreślone obawy i ogólny stan niepewności w danej organizacji,Zj - niezgodność nowych norm z dotychczas obowiązującymi,Z3 - uprzedzenia i obawy wynikające z dotychczasowych doświadczeń negatywnych,Z4 - socjotechnicznie nieprawidłowy sposób wprowadzania zmian,

N1 - zaufanie do ludzi formułujących postulaty o konieczności wprowadzenia zmian,

N2 - pozytywne doświadczenia oraz spełnione nadzieje w zakresie dotychczas podejmowanych zmian,N3 - przekonanie o sukcesie wdrażanych zmian,

N4 - socjotechnicznie prawidłowy sposób wdrażania zmian.


• Nawet jeśli "praktyczne" użycie zależności (1) nie jest możliwe, co wynika z niezbyt jasnego sposobu ilościowego opisu członów tej zależności (np. jak opisać w sposób ilościowy "obawę jednostki przed wszelką zmianą"?), to analiza czynników uwzględnionych w tym współczynniku oraz ich miejsce w jego strukturze (licznik, mianownik, element sumy lub iloczynu) daje podstawę do ciekawych wniosków dotyczących zagadnienia "oporu wobec zmian".

Rozdział 2.6 - metoda badania problemów eksploatacji systemów technicznych.

• Uzupełnieniem prezentacji podstawowych zagadnień dotyczących zarządzania eksploatacją jest próba zaproponowania pewnej jednolitej metody, umożliwiającej badanie obiektów, procesów i zjawisk mieszczących się w pojęciu „eksploatacja systemu technicznego”.

• W szczególności w opracowaniu tym przyjęto, iż podstawą takiej metody będzie opis danego elementu systemu. Opis taki, stosownie do celu jego wykorzystania, będą stanowiły odpowiednie modele: obiektów eksploatacji, cech takich obiektów, a także procesów i zadań eksploatacyjnych.

Rozdział 2.6 - metoda badania problemów eksploatacji systemów technicznych c.d.

• Przed omówieniem typów modeli oraz ich zastosowań celowe jest przedstawienie w tym miejscu pewnych ogólnych zasad „metody modelowej”. Metoda ta opiera się na możliwości tworzenia form (zarówno materialnych jak i abstrakcyjnych) podobnych do wybranego obiektu, procesu i zjawiska, będącego przedmiotem modelowania.


• Model nominalny - „układ założeń, przyjmowanych w danej nauce w celu ułatwienia (lub umożliwienia) rozwiązania danego problemu badawczego.

• Model teoretyczny: określenie modelu nominalnego zbudowanego jako hipotetyczna konstrukcja myślowa, będąca uproszczonym obrazem badanego fragmentu rzeczywistości, w którym eliminuje się myślowo cechy, relacje lub inne elementy nieistotne dla danego celu; modele teoretyczne wprowadza się do nauki ze względu na ich przydatność przy budowaniu teorii naukowych” [32, t.3, s.132].


• Model realny - „przedmiot lub układ (klasa) przedmiotów (zdarzeń, sytuacji itp.) spełniający założenia danej teorii (model realny teorii, zwany też jej realizacją lub interpretacją; układ przedmiotów (zdarzeń, faktów itp.) dostatecznie podobny (izomorficzny, analogiczny) dostatecznie podobny do układu badanego, ale prostszy i łatwiej dostępny badaniom (model realny układu - np. mapy, makiety, schematy) Posługiwanie się w nauce różnymi rodzajami modeli polega przede wszystkim na ustalaniu izomorfizmu i analogii między układem badanym a jego modelem”


• Model to układ fizyczny (model fizyczny) lub opis matematyczny (model matematyczny) o własnościach zbliżonych do obiektu modelowanego - urządzenia technicznego, procesu technologicznego, sieci neuronowej itp.

• Analogia - „wnioskowanie przez analogię: wnioskowanie o posiadaniu pewnej cechy przez dany przedmiot na podstawie jego podobieństwa do innych przedmiotów posiadających tę właśnie cechę.


• Izomorfizm - „wzajemnie jednoznaczne odwzorowanie jednego systemu na inny podobny system, zachowujący działania [systemu odwzorowywanego]”Pojęcie izomorfizmu może być także definiowane jako „możliwość jednoznacznego przyporządkowania każdej cesze (elementowi zbioru cech) elementu innej zbiorowości” [j.w.].

• Widzimy, że pierwotną cechą metody modelowej jest istnienie podobieństwa pomiędzy modelem a przedmiotem modelowania. Jako podstawowe formy takiego podobieństwa wyróżnia się:


• podobieństwo fizyczne,• analogię.O analogii pomiędzy modelem a modelowanym przedmiotem (układem)

możemy mówić:• na poziomie rezultatów, które przynoszą porównywane układy (na

poziomie skutków działania),• na poziomie zachowania, które prowadzi do tych rezultatów (funkcji

układu),• na poziomie struktur, które gwarantuj ą wykonanie zadań przez

porównywane układy,• na poziomie materiałów (elementów), z których składają się

porównywane układy.


• Zgodność występująca pomiędzy modelem a przedmiotem modelowania na wszystkich czterech wymienionych powyżej poziomach oznacza, że wystąpiły warunki przejścia od analogii do tożsamości. Zastosowanie metody modelowej do odwzorowania środków technicznych można odnieść do odwzorowania struktury środka technicznego opisanej poprzez zbiór jego cech konstrukcyjnych [26], co z kolei umożliwia wyróżnienie w obszarze każdej cechy postaci i układu wymiarów jako obszaru, w którym dla pewnej klasy modeli może być rozpatrywane podobieństwo modelu i „oryginału”.


Postępowanie, którego celem jest utworzenie modelu, jest nazywane procedurą identyfikacji modelu. Zazwyczaj procedura ta, przypominająca tok postępowania w procesie projektowania i konstruowania środków technicznych [26], obejmuje:• budowę modelu „wstępnego” (projektowanie modelu),• ocenę przydatności zastosowania wybranego modelu do odwzorowania wybranego wycinka rzeczywistości wg wybranych kryteriów (weryfikacja koncepcji),• budowę modelu „dokładnego”.


• Podobnie jak w przypadku projektowania i konstruowania środków technicznych, identyfikacja modelu może być przeprowadzona poprzez wybór modelu z grupy znanych modeli, o znanej przydatności dla danego obszaru zastosowań.

• Wykorzystanie modeli jako narzędzia badań obiektów, zjawisk, procesów itp. jest uzasadnione szczególnie wówczas, gdy utrudnione jest formułowanie wniosków dotyczących przedmiotu badań na podstawie wyników jego bezpośredniej obserwacji. Model stanowi pewną projekcję rzeczywistości tak skonstruowaną, aby możliwe było jej skuteczne wykorzystanie w przyjętym z góry celu.

• Możemy stwierdzić, że określenie celu zastosowania opisu modelowego powinno być pierwszym etapem działań w każdym przypadku zastosowania metody modelowej.


• Podstawową zaletą wykorzystania opisu modelowego jest możliwość dokonywania za pomocą modelu uogólnień wyników obserwacji np. wielu obiektów lub wielu realizacji procesu, które chcemy rozpatrywać w pewnym wspólnym aspekcie. Innym, ważnym uwarunkowaniem wykorzystywania opisu modelowego jest możliwość ograniczenia liczby rozpatrywanych w badaniach cech obiektu czy zjawiska. W sytuacji takiej model, jako upraszczająca projekcja rzeczywistości, jest szczególnie użyteczny.


Tak więc możemy przyjąć jako pierwszy sposób podziału zastosowań metody modelowej przypisanie tych zastosowań do następujących typów modeli:• modele uogólniające: opisujące (N>l)-liczną populację przedmiotów modelowanych,•modele upraszczające: opisujące wybrane cechy pojedynczego obiektu,•modele złożone, łączące cechy modelu uogólniającego i upraszczającego (wybrany podzbiór cech dla określonej populacji obiektów).


• Łatwo stwierdzić, że typy modeli mogą znajdować zastosowanie także w obszarze zadań badawczych dotyczących eksploatacji. Z jednej strony typowa jest tu sytuacja, w której podejmujemy próby uogólniania wyników obserwacji pojedynczego reprezentanta klasy obiektów lub pojedynczej realizacji procesu. Z drugiej strony: przedmiotem eksploatacji jest konkretny egzemplarz środka technicznego, dla którego zaś potrafimy zazwyczaj (także na podstawie wcześniejszych zastosowań metody uogólnień) wyróżnić podzbiór takich cech, które są znaczące z „eksploatacyjnego punktu widzenia”. Z wymienionych tu względów (a także z innych powodów szczegółowych, przedstawionych w kolejnych rozdziałach tego opracowania) badania nad eksploatacją systemów technicznych najczęściej bazują na odpowiednich modelach.


• Modelowy opis zagadnień z zakresu eksploatacji będzie przedstawiany w kolejnych rozdziałach zgodnie z następującą sekwencją czynności:– 1. określenie potrzeby opisu modelowego,– 2. identyfikacja przedmiotu modelowania,– 3. budowa modelu jakościowego,– 4. budowa (w miarę możliwości) modelu ilościowego,– 5. określenie miar (charakterystyk) ilościowych przedmiotu

modelowania.


Zaproponowany powyżej tok postępowania może być zastosowany także do zadań szerszych niż budowa modeli pojedynczych obiektów i procesów. Dobrą ilustrację powyższego stwierdzenia stanowi pokazany w [1] przykład "modelu sterowania eksploatacją".- Procedura identyfikacji tego modelu obejmuje następujące etapy:ETAP 1: Rozpoznanie struktur systemu technicznego, w tym w szczególności struktur:• celów,• funkcjonalnych,• informacyjnych,• społecznych i socjologicznych,• organizacyjnych,• decyzyjnych.


ETAP 2: Identyfikacja (np. na podstawie odpowiednich badań) zbioru modeli jakościowych jako podstawy opisu rozpoznanych struktur, w tym:• modeli zdarzeń i procesów, charakterystycznych dla obiektów eksploatowanych w systemie (w tym: modeli niezawodnościowych obiektów i ich elementów),• modeli procesów eksploatacyjnych,• modeli technicznego otoczenia obiektu,• modeli systemu/systemów zabezpieczenia poszczególnych typów działań eksploata cyjnych,• innych niezbędnych modeli cząstkowych.


ETAP 3: Wybór parametrów ilościowych (ocen) i budowa modeli "ocenowych" (ilościowych), umożliwiających weryfikację.

ETAP 4: Budowa "cząstkowych" modeli decyzyjnych.

ETAP 5: Integracja modeli decyzyjnych oraz dopasowywanie struktur, a w szczególności:•projektowanie podsystemów decyzyjnych (z odpowiednimi mechanizmami adaptacyjny mi,• zaprojektowanie i dostosowanie do potrzeb podsystemów decyzyjnych struktury informacyjnej systemu technicznego,• zaprojektowanie i dostosowanie do potrzeb podsystemów decyzyjnych struktury organizacyjnej systemu technicznego,• projektowanie i dostosowanie do potrzeb podsystemów decyzyjnych struktury społecznej i socjologicznej systemu technicznego.


ETAP 6: Integracja i wdrażanie systemów decyzyjnych.

W nawiązaniu do treści poprzedniego podrozdziału można stwierdzić, że jeżeli wdrażanie rozwiązań stanowiących wynik przedstawionej powyżej sekwencji działań prowadzi do istotnych zmian w funkcjonowaniu systemu technicznego, należy liczyć się z wystąpieniem dodatkowych problemów o różnej naturze

Rozdział 3 – Opis obiektu eksploatacji

• Procedura identyfikacji modelu

– Pierwszym zadaniem jest wybór modelu, który spełni nasze oczekiwania odnośne celu prowadzonych badań.

– Im cel jest bardziej dokładny tym model powinien być bardziej złożony.

Rozdział 3 – Opis obiektu eksploatacji c.d

• Model techniczny - czynności realizowane w stadiach procesu zaspokajania potrzeb

potrzeba

obmyślanie

tworzenie planów

wytwarzanie

korzystanie

Rozdział 3 – Opis obiektu eksploatacji c.d.

• W stadium rozpoznania potrzeby wykorzystywane są:

– Proste modele działania (wejście-wyjście, modele pozwalające na określenie przekształcenia).

– bryła modelu.

• Etap obmyślania:– proste modele pozwalające określić cechy projektowanego

modelu, które w jednoznaczny sposób będą autoryzowały najbardziej odpowiednią koncepcję.


• Tworzenie Planów:– modele nominalne (teoretyczne) pozwalające wykonać

obliczenia konstrukcyjne,

– modele fizyczne, w przypadku niemożności dokonania pomiarów na modelu teoretycznym,

– Modele makrogeometryczne pozwalają tworzyć dokumentację rysunkową obiektu technicznego,

– modele mikrostruktury czyli modele powierzchni występujące w obiekcie technicznym.


• Etap Wytwarzania:– model konstrukcji (zapisany na nośniku pamięci),

– model zjawisk fizycznych (zjawiska, które zachodzą wewnątrz obiektu),

– model obciążeń,

– model procesów wytwórczych, pozwala na pierwszą ocenę jakości.


• Stadium Eksploatacja:– model cech obiektu,

– model eksploatacji (stanu użytkowania),

– model zdarzeń eksploracyjnych,

– model procesów eksploatacyjnych.


• Metoda systemowa w opisie środków technicznych:– Najbardziej rozpowszechnione narzędzie do budowy modeli

– Ujęcie systemowe pozwala na tworzenie modeli nie tylko obiektów, ale także procesów

• Złożone modele systemowe pozwalają na:– przedstawienie działania poszczególnych elementów składowych

modelowanego obiektu,

– ukazanie relacji przemieszczania się pomiędzy modelami obiektu.


• Relacje w modelu systemowym – model blokowy:• relacja przetwarzania

• relacja przemieszczania


• Faza budowy modelu– Pozwala na określenie elementów obiektu, które w modelu będą

ukazywane przez odrębne bloki,– Wskazanie wzajemnych powiązań wejść i wyjść poszczególnych

elementów składowych (wewnętrzne powiązania obiektu)

• Etapy budowy modelu systemowego– sformułowanie problemu, – określenie obiektu/procesu jako systemu, – określenie systemowego odwzorowania obiektu/procesu w

postaci modelu, – wybór środków formalnych dla potrzeb opisu modelu, – określenie szczegółowego sposobu wykorzystania uzyskanego

modelu i weryfikacja przydatności.


• Typy struktur w modelach złożonych

– sekwencyjny,

– równoległy,

– rozbieżny,

– zbieżny.

– z pętlą


• Model obiektu– Jeśli model spełnia oczekiwania kolejnym stadium jest jego

wykorzystanie w zamierzonym celu, jednak w przypadku kiedy model nie spełnia wymagań należy wrócić do etapu poprzedniego tzw. sprzężenie zwrotne.

• Reguły modelu systemu– systemu musi wykonywać określone zadania,

– systemy w jednym zadaniu powinny być rozłączne,

– podział na podsystemy powinien być zupełny.


• Na skuteczność realizacji modelu mają wpływ:– zużycie,

– Sposób kierowania (sterowanie),

– Otoczenie.

Rozdział 3 – Opis obiektu eksploatacji c.d.• Obiekt jako system działający według Cz.Cempla

Maszyna

Statyka i dynamika

układu

Stan techniczny maszyny

Produkt lub

przetworzona energia

Parametry funkcjonalne:•wydajność,•jakość wytworu ,•inne.

Zewnętrzne oddziaływania maszyny na otoczenie, możliwe do wykorzystania w ocenie stanu.

Procesy resztkowe

Destrukcyjne sprzężenie zwrotne

Zasilanie Sterowanie


• Obiekt jako system działający według Cz.Cempla– Ograniczeniem prezentowanego modelu jest komprymowane

polegające na sprowadzeniu go do układu mechanicznego ( pomija zjawiska, które mogą mieć istotny wpływ na działanie obiektu).

• Skutkami upływów masy i energii w obiekcie są: – straty energii (np. potrzebna energia do chłodzenia urządzenia),

– negatywne oddziaływanie na środowisko (gazy cieplarniane, itp.),

– negatywne oddziaływanie na człowieka eksploatującego maszynę.


• Podczas eksploatacji środków technicznych wykorzystywane są modele, które opisują:– strukturę obiektów eksploatacji,– działanie obiektów eksploatacji,– zadanie związane z obiektami (modele diagnostyczne).

• Modele diagnostyczne pozwalają na wnioskowanie:– o rodzaju wielkości fizycznych, które pozwolą na odpowiednią diagnostykę,– o rodzaju sygnałów diagnostycznych, które są wrażliwe na zmiany

obiektów,– o lokalizacji czujników,– o wymaganym otoczeniu podczas badań.


• Tworzenie modelu grupowego zbioru obiektów

wejścia wyjścia

{X} {Y}Obiekt

Model{X}’ᴄ(X) {Y}’c(Y)


• Tworzenie modelu grupowego zbioru obiektów – tworzenie modelu grupowego dla zbioru obiektów związane jest

z ograniczeniem uwzględnianego w modelu zbioru cech wejść i wyjść.

• Modele strukturalne – modele te uwzględniają strukturę wewnętrzną obiektu

technicznego czyli ogół powiązań pomiędzy elementami. Przykładem modelu struktury obiektu jest dokumentacja rysunkowa.


• Model hierarchicznej struktury dokumentacji maszyny

M

Z1 Z3Z2

PZ11 PZ21PZ12

E1 E2 E6E5E4E3 E7


• Model hierarchicznej struktury– zaletą takiej struktury jest przejrzysty zapis poszczególnych

elementów składowych obiektu, a także proste do odczytu powiązania po między nimi. Wadą takiego modelu jest brak możliwości przedstawienia w nim powiązań funkcjonalnych.

• Identyfikacja hierarchicznej struktury– Identyfikacja odbywa się w identyczny sposób jak w przypadku

struktury blokowej, jednak musi być ona poprzedzona kilkoma czynnościami:

• określenie celu i sposobu wykorzystania tworzonego modelu strukturalnego• rozkład obiektu na bloki które będą niepodzielne w procesie identyfikacji.

Rozdział 3 – Opis obiektu eksploatacji c.d.• Identyfikacja hierarchicznej struktury c.d.

– Określenie sposobu odwzorowania powiązań (relacji) pomiędzy elementami składowymi i identyfikację rodzaju struktury obiektu oraz określenie sposobu jej odwzorowania.

• Typowe struktury w modelach systemowych

– struktura szeregowa,

– struktura równoległa


• Struktury wyższego rzędu

– Łącząc struktury równoległą i szeregową uzyskujemy struktury:

szeregowo - równoległa Równoległo - szeregowa


• Struktura złożona– Możliwe jest rozpoznanie podczas modelowania struktur,

których nie można utworzyć łącząc struktury wcześniej wymienione, jest to tzw. struktura mostkowa.


• Struktura mostkowa

1

54

3

2


• Cechy obiektu– Jako cechę obiektu możemy uznać jego atrybut, może on być

opisany w sposób:• jakościowy (cecha jakościowa)• ilościowy (cecha ilościowa)

• Redukcja liczby rozpatrywanych cech obiektu– Wykorzystanie zbyt wielu cech jest nielogiczne, w procesie modelowania

powinniśmy zatem wziąć pod uwagę przydatność wybranych cech. Jednak wybór konkretnych przysparza wielu problemów, dlatego w sposób racjonalny powinno się dobierać ilość rozpatrywanych cech.

Bibliografia

• „ EKSPLOATACJA SYSTEMÓW TECHNICZNYCH„ Jan KAŹMIERCZAK

• http://www.ely.pg.gda.pl/zs2t/materialy/nimo/L4.pdf {dostęp dnia 19.11.2015}

• http://neur.am.put.poznan.pl/tabaszewski/tis.pdf {dostęp dnia 20.11.2015}

Rozdział 4 – Niezawodność i trwałość obiektów eksploatacji

• 4.1 Przegląd podstawowych pojęć• 4.2 Wybrane elementy teorii niezawodności

środków technicznych– 4.2.1 Funkcja niezawodności– 4.2.2 Funkcja intensywności uszkodzeń– 4.2.3 Klasy funkcji niezawodności

• 4.3 Modele niezawodnościowe obiektów eksploatacji– 4.3.1 Modele niezawodnościowe obiektów

nienaprawialnych


• 4.3.1.1 Obiekt o strukturze szeregowej• 4.3.1.2 Obiekt o strukturze równoległej• 4.3.1.3 Obiekt o strukturze szeregowo-równoległej• 4.3.1.4 Obiekt o strukturze równoległo-szeregowej• 4.3.1.5 Obiekt o strukturze progowej (“kzN”)

– 4.3.2 Modele niezawodnościowe obiektów naprawialnych

– 4.3.3 Modele niezawodnościowe obiektów wielostanowych


• 4.4 Kryteria niezawodnościowe a decyzje eksploatacyjne

• 4.5 Uwarunkowania niezawodności i trwałości środków technicznych

• 4.6 Niezawodność obiektów eksploatacji w normalizacji– 4.6.1 Sposoby zapewnienia niezawodności wg

PN– 4.6.2 Sposoby badania niezawodności wg PN

Rozdział 4.1 – Przegląd podstawowych pojęć

• Niezawodność to zdolność obiektu do spełniania stawianych mu wymagań. Ilościową miarą tej zdolności jest prawdopodobieństwo, iż dany obiekt będzie sprawny w żądanym okresie jego użytkowania (eksploatacji).

• Nieuszkadzalność, rozumiana jako zdolność obiektu eksploatacji do zachowania stanu zdatności podczas realizowania procesu roboczego.

• Żywotność, rozumiana jako zdolność do funkcjonowania w warunkach niepełnej zdatności w zadanym horyzoncie czasowym i w określonych warunkach.


• Użytkowość (użytkowalność) rozumiana jako podatność obiektu na użytkowanie go w określony sposób i zgodnie z przeznaczeniem.

• Obsługiwalność rozumiana jako podatność obiektu na wykonywanie koniecznych działań obsługowych.

• Diagnozowalność rozumiana jako podatność obiektu na identyfikowanie jego stanu z wykorzystaniem technik diagnostycznych (tzn. sposobami bezinwazyjnymi).


• Naprawialność rozumiana jako podatność obiektu na wykonywanie działań związanych z odnową zdatności (napraw) (czasem jako odrębną cechę obiektu eksploatacji wyróżnia się podatność naprawczą, charakteryzującą stopień odnawialności zdatności obiektu technicznego).

• Przechowywalność rozumiana jako podatność obiektu na przechowywanie go w określonych warunkach.

• Trwałość ilość pracy, wykonanej przez obiekt lub jego podzespoły do osiągnięcia maksymalnego lub normatywnego stanu zużycia.

Rozdział 4.2 – Wybrane elementy teorii niezawodności środków technicznych

• Niezawodność jako własność obiektu eksploatacji, jest podstawowym czynnikiem warunkującym podejmowane decyzji eksploatacyjnych. Podstawą jakościowej oceny niezawodności środków technicznych i ich elementów składowych jest założenie, iż zachowania takich obiektów mogą być rozpatrywane w kategoriach statystycznych. W efekcie, przy obecnym stanie wiedzy, ilościowe oceny niezawodności bazują z reguły na określonych miarach prawdopodobieństwa.

Rozdział 4.2 – Wybrane elementy teorii niezawodności środków technicznych

• Przyjmuje się w szczególności [85], że stan, w którym znajduje się obiekt eksploatacji lub jego element, może być reprezentowany przez pewną binarną zmienną losową (przyjmującą wartości 0 lub 1). Wartość tej zmiennej równa jedności odpowiada stanowi pracy lub gotowości (zdatności) do pracy, wartość zerowa to stan uszkodzenia (niezdatności).

• Traktowanie uszkodzenia obiektu jako podstawowego “zdarzenia granicznego” w statystycznej ocenie niezawodności wynika jak widać, z oparcia klasycznej teorii niezawodności na analizie zachowania obiektów “dwustanowych” z punktu widzenia eksploatacji (obiekt może być sprawny lub niesprawny).

Rozdział 4.2.1 – Funkcja niezawodności• W ujęciu statystycznym, niezawodność mierzona jest poprzez

prawdopodobieństwo wystąpienia podstawowego zdarzenia eksploatacyjnego, jakim jest utrata przez obiekt zdolności do wykonywania swych funkcji.

• Na potrzeby definiowania miar niezawodności przyjmuje się, że czas pozostawania obiektu w stanie zdatności t (lub czas, w którym obciążenie jest mniejsze od granicznego) może być traktowany jako nieujemna zmienna losowa, ciągła w przedziale (0,+«-). Dla tak określonej zmiennej możemy wyznaczyć skumulowane prawdopodobieństwo (dystrybuantę) F(t) powstania uszkodzenia obiektu w danej chwili czasu, odniesione do stanu granicznego opisanego przez chwilę T. Wartość T reprezentuje ilość pracy, którą może wykonać dany obiekt, a więc odpowiada przedstawionej w poprzednim podrozdziale definicji trwałości.

Rozdział 4.2.1 – Funkcja niezawodności

• Prawdopodobieństwo powstania uszkodzenia jest szacowane dla zdarzenia polegającego na tym, że dana chwila czasu t przekracza poziom graniczny, określony przez wartość T, Zakłada się, iż w chwili t=T obiekt eksploatacji osiąga stan graniczny.

• Podstawą wyznaczenia F(t) jako oceny prawdopodobieństwa zdarzenia polegającego na przejściu stanu obiektu eksploatacji poza próg określony stanem granicznym jest formuła:

• F{t) = P{t > T)• Funkcja ta jest nazywana funkcją zawodności obiektu. W

praktyce częściej rozpatruje się prawdopodobne uszkodzenie, dla obiektu który rozpoczął prace w momencie tg=0, i czy nie ulegnie uszkodzeniu przed upływem chwili t<T (nie osiągnie w chwili t stanu granicznego):

• R(t) = P{T> i} = 1 - F(t)


• Prawdopodobieństwo R(t) nazywane jest funkcją niezawod ności (ściślej: zapis ten wyraża

wartość funkcji niezawodności w chwili t). Przykładowy przebieg pewnej hipotetycznej

funkcji niezawodności R(f) pokazano na rysunku


• Poza funkcją niezawodności, są również wykorzystywane inne miary i funkcję nazywane ogólnie charakterystykami niezawodności. Najbardziej istotne charakterystyki, takie jak funkcja gęstości rozkładu prawdopodobieństwa uszkodzenia (jest podstawą do określenia prawdopodobieństw wykorzystywanych w formule obliczania funkcji niezawodności R(ij) oraz funkcja intensywności uszkodzeń u(t). Można zwrócić uwagę na odrębną klasę charakterystyk niezawodności, jaką tworzą funkcje (charakterystyki) pochodne od R(t). W klasie tej mieszczą się m.in.:


• funkcja zmienności niezawodności w czasie Q(t) (funkcja przetrwania):

8(0 = j- RU)• funkcja awaryjności q(t): dopełnienie do jedności funkcji

Q(t);4(0 = 1 – SCO

Analizując zależność łatwo stwierdzić że podstawą oszacowania wartość funkcji niezawodności jest trwałość

T danego obiektu.

Rozdział 4.2.2 – Funkcja intensywności uszkodzeń

• Wartością intensywności uszkodzeń r(t) jest iloraz gęstości prawdopodobieństwa czasu pracy obiektu przez prawdopodobieństwo tego, że czas pracy elementu nie jest mniejszy niż i. Dzielną takiego ilorazu możemy wyznaczyć pochodną względem czasu:

/to = -[¡no = F'U)• Więc prawdziwa jest zależność:

r(,) = Trk< ('*0. *(')> o)K{t)


Wykorzystując zależność:•gdzie: An - przyrost liczby uszkodzeń na odcinku czasu (t, t+At),•At - (dostatecznie mały) przyrost czasu,•n(t) - liczba obiektów nieuszkodzonych do chwili t,•potrafimy oszacować wartość funkcji intensywności uszkodzeń z próby.•Korzystając z funkcji intensywności uszkodzeń, możemy wyznaczyć funkcję niezawodności.


• W rozważaniach nad niezawodnością chętnie przyjmowane jest założenie, iż rozkład funkcji niezawodności odpowiada rozkładowi wykładniczemu:

R(i)=e^‘, (ił 0,X>0)• W takim przypadku funkcja intensywności

uszkodzeń ma wartość stałą;r(i) = \, (t z 0, % > 0)

• Czasami założenie o wykładniczym charakterze jest traktowane jako rodzaj aksjomatu.


•Cechą szczególną rodzaju wykładniczego jako modelu są zmienne losowe wykazujące własność tzw. Braku pamięci. Dla zmiennej losowej X o rozkładzie wykładniczym spełniona jest tożsamość:

P(X zt+x\Xzt) = P(Xzx), (jcłO)

•Z czego wynika że element używany jest w określonym czasie od początku cyklu tak samo niezawodny jak element nowy.


• Oszacowanie trwałości obiektu przyjmujemy czas, w którym wartość funkcji niezawodności osiąga określony

poziom


Istnieje przy tym możliwość zróżnicowania wymaganego poziomu niezawodności np. zależnie od kategorii (klasy) danego elementu w strukturze nadrzędnej. Zakłada się np. że za trwałość obiektu uznamy czas, w którym wartość funkcji niezawodności osiąga:•► R(t) ~ 0,9 dla obiektów/elementów podstawowych (T0>9)•*■ R(i) ~ 0,7 dla obiektów/elementów drugorzędnych w analizowanym systemie (T0 7).

Należy jednak stwierdzić, funkcja niezawodności ma ograniczoną stosowalność jako wykorzystywana w praktyce miara niezawodności obiektów lub ich elementów.

Rozdział 4.2.3 – Klasy funkcji niezawodności

Rozdział 4.2.3 – Klasy funkcji niezawodności

• Funkcja niezawodności R(t) należy do klasy o malejącej intensywności uszkodzeń (ang. Decreasing Failure Rate - DFR).

• Można wykazać, że jeśli funkcja niezawodności należy do klasy IFR (RelFR) lub do klasy DFR (ReDFR), to obiekty/elementy nowe opisywane przez tę funkcję są odpowiednio lepsze lub gorsze od używanych.

Rozdział 4.3 – Modele niezawodnościowe obiektów eksploatacji

• Podstawą rozważań nad niezawodnością obiektu jest jego model niezawodnościowy. Taki model to zazwyczaj model systemowy struktury obiektu, w którym blokami są elementy, podzespoły lub zespoły maszyny, dla których chcemy określać niezawodność i trwałość.

• Można powiedzieć że model niezawodnościowy obiektu technicznego stanowi specyficzny typ modelu, łączący opis struktury z opisem ilościowym wykorzystującym odpowiednie miary niezawodności. Na podstawie tego opisu i wartości „cząstkowych” ocen trwałości potrafimy oszacować całkowitą niezawodność obiektu.

Rozdział 4.3 – Modele niezawodnościowe obiektów eksploatacji

• Podstawą tworzenia modeli jest określenie liczby stanów niezawodnościowych, w których może znajdować się obiekt. Najczęściej wykorzystywane są tzw. modele dwustanowe, w których uwzględnia się możliwość pozostawienia obiektu w eksploatacji (1) 100% sprawności, lub (2) stanie pełnej niezdatności.

Rozdział 4.5 - Uwarunkowania niezawodności i trwałości środków technicznych c.d.

Zajmiemy się Odpowiedzią na pytanie : W jaki sposób potrafimy kształtować trwałość i niezawodność zarówno pewnych klas obiektów, jak i konkretnych

przedstawicieli takich klas, użytkowanych w określonym miejscu i określonych warunkach?

•Niezawodność i trwałość – cechy środków (układów) technicznych wpływające w stopniu decydującym na procesy ich eksploatowania.

•Środek techniczny jest rezultatem świadomej działalności twórczej, a więc możliwe jest w szczególności świadome kształtowanie jego ważnych cech.Występują tu w szczególności ograniczenia o charakterze podstawowym (związane np. z prawami fizyki), jak i ograniczenia wynikające z aktualnego stanu rozwoju technik i technologii wytwarzania (np. własności i właściwości dostępnych tworzyw i materiałów).


Niemożliwe jest skonstruowanie i wytworzenie urządzenia przeznaczonego do przetwarzania energii i wykazującego 100% sprawności takiego przetwarzania (perpetuum mobile). Ograniczenia związane np. z odpornością elementów układów technicznych na obciążenia mechaniczne łub na wpływ takich czynników, jak ekstremalnie wysokie (bądź niskie) temperatury.

Problem kształtowania trwałości i niezawodności środków technicznych sprowadza się do aspektu ilościowego, tzn. do postawienia problemu kształtowania właściwego poziomu niezawodności


Ramowy układ kryteriów na potrzeby określania właściwego poziomu niezawodności i trwałości środków technicznych


Określone wymagania narzucają odpowiedni poziom niezawodności, ale nie kształtują tego poziomu. Jeżeli próbujemy określić sposoby “czynnego” oddziaływania na trwałość i niezawodność jako własności środka technicznego, to najwłaściwsze wydaje się oparcie takich sposobów na ogólnej strukturze procesów związanych z powstawaniem i istnieniem danego obiektu


Schemat tego modelu przedstawia przypisanie odpowiednim składnikom modelu działań związanych z zapewnieniem odpowie dniego poziomu niezawodności i trwałości.

W fazie rozpoznania potrzeby należy więc dokonać wstępnego oszacowania wymagań w zakresie trwałości i niezawodności, którym odpowiadać powinien tworzony obiekt (środek techniczny). Podstawą takiego oszacowania może być np. wiedza “a priori” o sposobie wykorzystania obiektu. Na przykład z oczywistych względów nie będziemy wymagać znacznej trwałości pocisku rakietowego, natomiast wskazane byłoby zapewnienie mu odpowiedniej pewności działania (niezawodności), Kolejnym elementem fazy rozpoznania potrzeby powinna być wstępna ocena potencjalnych warunków istnienia i działania obiektu (z uwzględnieniem możliwych oddziaływań na ten obiekt w toku użytkowania czynników zewnętrznych).


Problem wstępnego określenia wymagań niezawodnościowych dla środka technicznego może być rozwiązany np. z wykorzystaniem ustalonego a priori zbioru kryteriów. Sposób taki został zaproponowany w “klasycznym” podręczniku z zakresu budowy maszyn, opracowanym przez W.Moszyńskiego [74], Punktem wyjścia jest tu wyodrębnienie klas bezpieczeństwa maszyn, odniesionych do zadanego poziomu niezawodności (prawdopodobieństwa poprawnej pracy) R(t). Zestawienie takich klas przedstawia tablica 2.

j 1 2 3 4 5 6 7 8R(t) 0,98 0,99 0,995 0,998 0,999 0,9995 0,9998 0,99995

Rozdział 4.5 - Uwarunkowania niezawodności i trwałości środków technicznych c.d.Kolejnym czynnikiem, uwzględnianym przy wstępnym określaniu

wymagań niezawod nościowych jest ważność elementów (podzespołów, zespołów) maszyny. Odpowiednie grupy ważności przedstawiono w tablicy 3.

Grupa Uwarunkowania1 Elementy, których uszkodzenie nie powoduje zatrzymania maszyny

lub ograniczenia jej zdatności użytkowej, a także nie zagraża bezpie czeństwu

2 Elementy, których uszkodzenie powoduje zatrzymanie maszyny lub ograniczenie jej zdatności użytkowej, lecz nie grozi uszkodzeniem innych części lub całości maszyny i nie zagraża bezpieczeństwu

3 Elementy, których uszkodzenie grozi uszkodzeniem innych elementów lub całej maszyny albo zagraża bezpieczeństwu


Trzecim czynnikiem uwzględnianym w omawianym sposobie jest podatność naprawcza składników obiektu eksploatacji. Podgrupy elementów, wydzielone wg takiego kryterium, przedstawia tablica 4.

Klasa Uwarunkowania

1 Elementy, których uszkodzenie nie powoduje zatrzymania maszyny lub ograniczenia jej zdatności użytkowej, a także nie zagraża bezpieczeństwu.

2 Elementy, których uszkodzenie nie powoduje zatrzymania maszyny lub ograniczenia jej zdatności użytkowej, lecz nie grozi uszkodzeniem innych części lub całości maszyny i nie zagraża bezpieczeństwu.

3 Elementy, których uszkodzenie grozi uszkodzeniem innych elementów lub całej maszyny albo zagraża bezpieczeństwu


Wychodząc od wyróżnionych grup i podgrup elementów, tworzy się następnie schemat ich przyporządkowania do określonych w tablicy 2 klas bezpieczeństwa. Przyporządkowanie takie przedstawiono w tablicy 5. Przyporządkowanie grup i podgrup elementów do klas bezpieczeństwa wg [74]

Grupa Podgrupa A Podgrupa B Podgrupa C

1 1 2 3

2 4 5 6

3 7 8 9


Tworząc w fazie koncypowania pole możliwych rozwiązań, powinniśmy z kolei uwzględnić uwarunkowania fizykalne poziomu istotnych cech projektowanego obiektu. Podstawą jest tu wiedza o mechanizmach (zjawiskach i procesach fizycznych), warunkujących interesujące nas zachowania obiektu. Rozpoznanie takich zjawisk w aspekcie zarówno jakościowym, jak i ilościowym stanowi podstawę do optymalnego, ze względu na przyjęte kryteria (w tym - kryteria “niezawodnościowe”), doboru cech konstrukcyjnych tego obiektu. Stwierdzenie powyższe odnosi się zarówno do zbioru cech geometrycznych, materiałowych, jak i dynamicznych.

Na poziom niezawodności środka technicznego znaczący wpływ ma proces wytwórczy, przy czym - co często jest słabo podkreślane - w procesie tym obok operacji technologicznych (obróbka skrawaniem, odlewanie, kucie, tłoczenie itp.) należy uwzględnić wpływ na własności eksploatacyjne środka technicznego także operacji montażowych.


W fazie użytkowania obiektu pojawia się możliwość oceny wpływu na trwałość i niezawodność rzeczywistych warunków eksploatacyjnych. Równocześnie dopiero w tej fazie uwzględniane mogą być niektóre z kryteriów (patrz rys,31). Można stwierdzić ogólnie, że w fazie użytkowania środka technicznego na poziom niezawodności wpływa:

1. sposób użytkowania, uwarunkowany przez:• kwalifikacje kadr i właściwą organizację działań eksploatacyjnych,'•zidentyfikowanie własności i właściwości środowiska, w którym obiekt jest eksploatowany,• właściwą gospodarkę środkami i materiałami eksploatacyjnymi,• znajomość "historii życia" obiektu (oraz możliwość prognozowania jego przyszłych zachowań).

2. jakość obsługiwania, uwarunkowana przez:

• kwalifikacje kadr,• właściwą organizację przeglądów

i napraw,• odpowiednie zaplecze

techniczne,• właściwą gospodarkę częściami

zamiennymi.


Faza użytkowania obiektu daje nam możliwość pozyskiwania danych o uszkodzeniach, które w takim obiekcie występują. Można stwierdzić, że dopiero “fizyczne zaistnienie” środka technicznego pozwala na pozyskanie wiedzy, która następnie może być wykorzystywana jako podstawa weryfikacji wyników faz: koncypowania i konstruowania. Wiedza o uszkodzeniach obiektu eksploatacji daje się rozdzielić na dwa podstawowe obszary:• wiedzę o zachowaniach obiektu w ekstremalnych warunkach eksploatacji (której dostarczają•różnorakie próby niszczące, typu np. “crash test"),• wiedzę o zachowaniach obiektu w normalnych warunkach eksploatacji, obejmującą dane o:• rodzajach uszkodzeń,• przyczynach i warunkach występowania uszkodzeń,• wpływie uszkodzeń składników na funkcjonowanie całego obiektu eksploatacji.


Wiedza taka może, jak stwierdzono powyżej, być wykorzystana jako swoiste “sprzężenie zwrotne” w procesie zaspokajania potrzeb (weryfikacja konstrukcji), jest jednak użyteczna w samym procesie eksploatacji jako podstawa do określenia właściwych zachowań obsługowych (instrukcje obsługi) lub też odpowiednich procedur zapobiegawczych (ang. Preventive Maintenance) oraz naprawczych w utrzymaniu ruchu danego obiektu (systemu technicznego).

Podstawą zapewnienia odpowiedniego poziomu trwałości i niezawodności środka technicznego jest więc dostateczna wiedza o zjawiskach zachodzących w obiekcie (całym obiekcie, jego elementach, materiałach, z których je wykonano itd,), a także w jego otoczeniu. Wiedza ta może mieć charakter aprioryczny (odnoszący się do zachowań eksploatacyjnych obiektów o tej samej lub podobnej konstrukcji, eksploatowanych w takich samych lub podobnych warunkach) lub też jest uzupełniana w toku realizacji poszczególnych faz procesu


Specyficznym obszarem badań niezawodności jest uwzględnienie możliwości wystąpienia okoliczności (warunków) ekstremalnych w toku użytkowania obiektu. Badania takie umożliwiają poznanie skutków zdarzeń, które mogą mieć decydujący wpływ na użytkowanie środka technicznego, natomiast wiedzę o nich trudno pozyskiwać w sposób kontrolowany “z natury”. Typowym obszarem takich badań są wszelkiego rodzaju zdarzenia typu katastroficznego, a ich przeprowadzenie umożliwia np. ocenę strat wynikających z niewłaściwego działania systemu.

Rozdział 4.6 - Niezawodność obiektów eksploatacji w normalizacji

Polskie Normy z zakresu zagadnień związanych z niezawodnością i trwałością obejmują zarówno kwestie ogólne (w tym: terminologię), jak i konkretne metody np. gromadzenia i przetwarzania danych czy też wyboru wskaźników dla określonych procedur badań niezawodnościowych.

W PN określa się znaczenie pojęcia eksploatowanie jako zespół celowych działań organizacyjno-technicznych i ekonomicznych, realizowanych przez ludzi w odniesieniu do obiektów technicznych oraz wzajemne relacje, występujące pomiędzy podmiotami i przedmiotami (obiektami) od chwili przejęcia obiektu do wykorzystania zgodnie z przeznaczeniem aż do jego likwidacji.

Określa się także sposoby ilościowej oceny niezawodności obiektów technicznych. Niezawodność eksploatacyjna obiektu technicznego może być oceniana za pomocą wskaźników niezawodności, wybranych i wyznaczonych w zależności od właściwości obiektu wymagających oceny oraz sposobu i warunków eksploatacji. Wskaźniki takie są podzielone na następujące grupy;

Rozdział 4.6 - Niezawodność obiektów eksploatacji w normalizacji c.d.

1. wskaźniki opisujące zdatność i trwałość obiektu eksploatacji:•prawdopodobieństwo poprawnej pracy do uszkodzenia,•prawdopodobieństwo uszkodzenia obiektu,•średni czas poprawnej pracy do wystąpienia uszkodzenia,•średni czas poprawnej pracy między dwoma kolejnymi uszkodzeniami,•intensywność uszkodzeń,• średnia intensywność uszkodzeń w przedziale czasu [0,t],• parametry strumienia uszkodzeń,•średni (kalendarzowy) czas eksploatacji,•ustalony zasób eksploatacyjny,•zasób średni,•zasób średni do pierwszej naprawy głównej,•zasób średni między dwoma naprawami głównymi,•zasób y-pro centowy;

2. wskaźniki związane z naprawami i konserwacją obiektu eksploatacji:•prawdopodobieństwo naprawy po czasie t,•średni czas naprawy,• średni czas zabiegu profilaktycznego (konserwacji);3. wskaźniki dotyczące przęchowywania lub transportu obiektu;•średni czas przechowywania,•odporność na przechowywanie łub transport (patrz: przechowywalność),•zasób y-pro centowy przechowywania;4. wskaźniki inne:•wskaźnik gotowości obiektu,•wskaźnik gotowości operacyjnej,•wskaźnik wykorzystania technicznego.

Rozdział 4.6 - Niezawodność obiektów eksploatacji w normalizacji c.d.

W PN przedstawiono także sposoby wyboru wskaźników niezawodności dla obiektów technicznych przy założeniu dwustanowości takich obiektów w sensie eksploatacyjnym, tzn. przy założeniu, że obiekt może znajdować się w każdej chwili czasu swojego istnienia w jednym z dwóch możliwych stanów (zdatny - niezdatny). Procedura wyboru wskaźników obejmuje:• scharakteryzowanie obiektu i kodyfikację jego cech,• wybór wskaźników niezawodności zgodnie z uprzednio określonym kodem,• wprowadzenie (w razie potrzeby) wskaźników uzupełniających.

Rozdział 4.6.1 - Sposoby zapewnienia niezawodności wg PN

W PN przyjmuje się, iż możliwe jest utworzenie dla obiektu technicznego programu zapewnienia niezawodności. Program taki powinien określać przedsięwzięcia organizacyjno- techniczne, wymagania i przepisy stosowane w kolejnych stadiach procesu powstawania i eksploatacji obiektu technicznego. Zakłada się, że program zapewnienia niezawodności obiektu technicznego powinien uwzględniać:• wymagania użytkownika (odbiorcy) w zakresie przeznaczenia i warunków eksploatacji,• złożoność obiektu,• kompleksowość rozwiązywania szczegółowych problemów (konstrukcyjnych, materia łowych, technologicznych, eksploatacyjnych) z uwzględnieniem powiązań pomiędzy nimi,•wielkość nakładów będących do dyspozycji na wdrożenie programu,•uwarunkowania wynikające z systemu sterowania jakością,• stopień nowoczesności przyjętego rozwiązania.

Rozdział 4.6.1 - Sposoby zapewnienia niezawodności wg PN c.d.

Program zapewnienia niezawodności konkretnego obiektu lub grupy obiektów powinien określać:• strukturę organizacyjną realizatorów programu,• system realizacji programu ze szczególnym uwzględnieniem kierowania programem,• zadania dla poszczególnych jednostek (struktur, organizacji) realizujących program,• system gromadzenia i przetwarzania informacji związanej z realizacją programu,• zbiór dokumentów (normy i inne akty prawne, dokumentacja techniczna, raporty z prac badawczych itp.), uwzględnianych wtoku realizacji programu,• sposób określenia wymagań niezawodnościowych w dokumentacji obiektu.•Wytyczne opracowania programu zapewnienia niezawodności, przedstawione w PN, bazują na strukturze działań realizowanych w procesie zaspokajania potrzeb i obejmują:•wstępną identyfikację problemu,• wstępną memyiiKację prooiemu,•zapewnienie niezawodności obiektu na etapie przygotowania produkcji,•zapewnienie niezawodności obiektu na etapie produkcji,•zapewnienie niezawodności obiektu na etapie eksploatacji.

Rozdział 4.6.2 - Sposoby badania niezawodności wg PN c.d.

W odrębnej grupie Polskich Norm określone zostały zasady prowadzenia badań niezawodności obiektów technicznych. Przyjmuje się, że system taki powinien być podstawą do działań organizacyjno-technicznych, obejmujących:• zbieranie (gromadzenie), rejestrację i przekazywanie danych o niezawodności obiektów eksploatacji,• przechowywanie danych,• analizę danych i odpowiednie wykorzystanie wyników takiej analizy.•Ogólne cele działania omawianego systemu to:• zapewnienie otrzymywania obiektywnych, wiarygodnych i porównywalnych informacji o niezawodności obiektów, objętych tym systemem,• umożl iwienie identyfikacj i związków pomiędzy proj ektantem, konstruktorem, technologiem, wytwórcą i użytkownikiem środka technicznego w celu określenia cząstkowych i wzajem nych wpływów ich działania na niezawodność danego obiektu,• umożliwienie sformułowania zaleceń, których skutkiem będzie optymalizacja działań „pro- niezawodnościowych” w poszczególnych stadiach procesu zaspokajania potrzeb.


Dane gromadzone i przetwarzane w omawianym systemie powinny umożliwiać realizację następujących celów szczegółowych:•analizę postaci, rodzajów i przyczyn uszkodzeń danego obiektu eksploatacji (grupy, klasy lub typu obiektów),•identyfikację elementów i podzespołów ograniczających niezawodność obiektu jako całości, weryfikację przyjętych kryteriów uszkodzeń (stanów granicznych), optymalizację zbioru stosowanych w danym przypadku wskaźników niezawodności, optymalizację przyjętego modelu struktury niezawodnościowej obiektu, doskonalenie procesu wytwórczego poprzez eliminację „produkcyjnych” przyczyn ograniczenia niezawodności obiektu,•określenie wpływu warunków eksploatacji na niezawodność danego obiektu, optymalizację norm zużycia części zamiennych i materiałów eksploatacyjnych, optymalizację sposobów prowadzenia prac zapobiegawczych (konserwacyjnych) i napraw, określenie racjonalnych zasobów części zapasowych i materiałów eksploatacyjnych,•określenie racjonalnych wymagań i warunków gwarancyjnych, w tym: zasadności i kosztów gwarancji,•ustalenie wymagań dotyczących obiektów nowych i modernizowanych,•doskonalenie metod badawczych (w tym: aparatury badawczo-pomiarowej),•opracowanie racjonalnych modeli i sposobów planowania i zarządzania procesami eksploatacyjnymi.


Podobnie jak w przypadku programów zapewnienia niezawodności zakłada się przeprowadzenie pewnych działań przygotowawczych dla systemu gromadzenia i analizy danych niezawodnościowych. Punktem wyjścia do tworzenia takiego systemu powinno być w szczególności:•określenie celu budowy systemu,•określenie listy podmiotów (jednostek organizacyjnych) zaangażowanych w budowę i•działanie systemu, ich zadań w systemie oraz struktury ich wzajemnych powiąsań,•określenie listy użytkowników systemu,•określenie warunków i zasad pozyskiwania i przekazywania danych w systemie,•określenie rodzaju i zakresu informacji, którą system ma dostarczać użytkownikom.

Documents

Eksploatacja systemów technicznych