R O Z D Z I A A
IX
TECHNOLOGIE INFORMATYCZNE
W EKSPLOATACJI MASZYN
9.1 Wprowadzenie.
9.2 System informatyczny przedsiębiorstwa.
9.3 Właściwości systemu informatycznego eksploatacji.
9.4 Ogólny model informatyzacji przedsiębiorstwa.
9.5 Technologie informatyczne w badaniach eksploatacyjnych.
9.6 Budowa systemu informatycznego eksploatacji maszyn.
9.7 Przykłady.
9.8 Podsumowanie.
Zagadnienia kontrolne.
Literatura.
 ...dostarczanie informacji
nie oznacza jeszcze podejmowania
trafnych decyzji... 
ROZDZIAA
IX
TECHNOLOGIE INFORMATYCZNE
W EKSPLOATACJI MASZYN
9.1. Wprowadzenie.
Złożoność współczesnych systemów eksploatacji maszyn wymusza potrzebę twórczego
stosowania osiągnięć teorii eksploatacji, szczególnie z zakresu badań tych systemów i procesów
w nich zachodzÄ…cych, dla racjonalnej ich eksploatacji. ZasadniczÄ… rolÄ™ w potrzebie nowoczesne-
go kształtowania systemu eksploatacji maszyn odgrywają następujące czynniki:
* złożoność problematyki eksploatacji, jej bardzo duży ciężar gospodarczy i społeczny;
* doskonalenie jakości produkcji, podnoszenia jej efektywności, gotowości i niezawodności;
* oszczędność surowców, energii i czasu oraz maksymalizacja osiągnięć przy minimalizacji
nakładów;
* przestrzeganie zasad ochrony środowiska wraz z postulatami humanizacji techniki;
* wprowadzanie nowoczesnych technologii informatycznych w zarzÄ…dzaniu i sterowaniu sys-
temem eksploatacji.
Eksploatacja interesuje się całym procesem istnienia produktów materialnych (usług),
poczÄ…wszy od koncepcji i projektowania, poprzez konstruowanie, wytwarzanie i eksploatacjÄ™,
aż do likwidacji i utylizacji po wykorzystaniu. Problemy te współistnieją z zagadnieniami
bezpieczeństwa, ekologii, higieny pracy oraz warukami socjalno-bytowymi.
Systemowe traktowanie przedstawionej problematyki eksploatacji wymaga szerokiego
stosowania metod badawczych, szczególnie w zakresie procesów informacyjnych, niez-
będnych do podejmowania skutecznych decyzji eksploatacyjnych. Komputerowe wspoma-
ganie eksploatacji maszyn to już rzeczywistość, coraz częściej wspomagająca racjonalne
postępowanie w obrębie systemów zarządzania przdsiębiorstw. Kolej obecnie na wprowa-
dzanie najnowszych osiągnięć technologii informatycznej do problematyki diagnostyki
maszyn i utrzymania maszyn w ruchu, szczególnie w eksploatacji maszyn.
Nasilenie problematyki eksploatacji maszyn i zwiÄ…zanej z tym diagnostyki technicznej
wynika z weryfikacyjnego charakteru tego etapu w życiu maszyny. Trudno mówić o informa-
tyzacji diagnostyki wyodrębnionej z rzeczywistości użytkowej maszyn, stąd problematyka ta
została włączona tu w zakres ogólny informatyzacji eksploatacji maszyn. Diagnostyka
techniczna na etapie eksploatacji dotyczy szczególnie problematyki jakości użytkowania i
obsługiwania diagnostycznego maszyn, przy wykorzystaniu systemów informatycznych za-
wartych w systemach diagnostycznych maszyn wcześniej, bo już na etapie wartościowania,
konstruowania i wytwarzania wkomponowanych w maszyny.
9.2. System informatyczny przedsiębiorstwa.
Popularne systemy informatyczne przedsiębiorstw są integralną częścią systemów za-
rządzania, szczególnie w zakresie technicznym i mikroekonomicznym.
System informacji techniczno-ekonomicznej to zespół metod i urządzeń tech-
nicznych, przy pomocy których gromadzi się i weryfikuje dokumenty z
ródłowe,
przetwarza zawarte w nich dane na informacje techniczne i ekonomiczne, prezentuje siÄ™
tę informację i wykorzystuje bezpośrednio do celów zarządzania przedsiębiorstwem.
Takie systemy (rys.9.1) uwzględniające już potrzeby i możliwości diagnostyki tech-
nicznej służą do strategicznego sterowania wieloma procesami, jak np.:
a) rozwój nowych wyrobów, który obejmuje:
- projektowanie nowych wyrobów,
- opracowanie technologii wytwarzania,
- wprowadzanie zmian procesów technologicznych,
- projektowanie potrzeb materiałowych itp;
b) wytwarzanie, czyli:
- transport wewnątrz zakładowy,
- harmonogram produkcji,
- zaopatrzenie materiałowe,
- gospodarka magazynowa,
- gospodarka narzędziowa,
- utrzymanie ruchu maszyn,
- normatywy i normy, itp;
c) marketing, obejmujÄ…cy:
- gospodarowanie zamówieniami,
- analizę sprzedaży,
- planowanie sprzedaży i reklamę,
- sterowanie sprzedażą, itp;
Rys.9.1 Schemat zintegrowanego systemu informacyjnego przedsiębiorstwa.
d) finanse i administracjÄ™, w zakresie:
- planowania zysków,
- opracowywania budżetów,
- płace (wynagrodzenia),
- rachunek kosztów,
- księgowość finansowa,
- gospodarka kadrowa,
- administrowanie personelem.
Szczegółowe zadania praktycznej realizacji takiego systemu informatycznego przed-
siębiorstwa można ująć w następujące grupy problemowe :
* podsystem gromadzenia i weryfikacji danych:
- wystawianie dokumentów księgowych,
- wystawianie dokumentów z
ródłowych pozaksięgowych,
- przyjmowanie dokumentów zewnętrznych,
- kontrola dokumentów,
- tworzenie technicznych nośników danych,
- przekazywanie nośników danych do przetwarzania;
* podsystem przetwarzania danych:
- opracowywanie programów,
- przyjmowanie danych do przetwarzania,
- kontrola kompletności,
- przetwarzanie ukierunkowane danych,
- otrzymywanie informacji bezpośrednio użytecznej;
* podsystem prezentacji i wykorzystania informacji:
- sporządzanie wydruków,
- przekazywanie kierunkowe wydruków,
- kontrola wykonania poleceń,
- sporządzanie sprawozdań,
- prowadzenie kontroli ekonomicznej.
Oczywiście, nie zawsze wszystkie elementy omawianego systemu informatycznego są
wykorzystywane w przedsiębiorstwie, lecz ich tu wyróżnienie daje przegląd ogromnych moż-
liwości technologii informatycznej w sterowaniu działalnością dobrze zorganizowanego za-
kładu. Poza tym, na tle tej struktury informatycznej zakładu łatwiej umiejscowić i wskazać
zadania informatycznego wspomagania eksploatacji maszyn w przedsiębiorstwie[2,4,8,11].
9.3. Właściwości systemu informatycznego eksploatacji.
Rozwój technologii informatycznej powoduje coraz szersze przenikanie jej do różnych
dziedzin techniki zarówno całych systemów informatycznych, w tym szczególnie rozpo-
wszechnionych już komputerów jak i ich elementów, takich jak mikroprocesory, pamięci,
układy wejściowe i wyjściowe, itp. W eksploatacji maszyn istnieje wiele różnych możliwości
wykorzystania komputerów w zależności od sytuacji oraz stopnia automatyzacji procesu i
systemu eksploatacji. Najczęściej na początku jest to konwencjonalne wykorzystanie
komputera, umożliwiające szybszą realizację zadań eksploatacyjnych, optymalizację działania
podczas użytkowania i obsługiwań technicznych, czy w końcu wspomaganie badań w eksplo-
atacji (modelowanie, symulacja, systemy doradcze, opracowania statystyczne) [6,7].
Podstawowym zadaniem systemu informatycznego jest wykonywanie obliczeń i
przedstawianie ich wyników w dogodnej dla użytkownika postaci. Stąd najprostsze a jedno-
cześnie bardzo efektywne zastosowanie tej technologii w początkowym etapie jej wdrażania
w procesie eksploatacji to wykorzystanie jej tylko do celów obliczeniowych[10,12,16], reali-
zowanych tradycyjnie za pomocÄ… komputera.
W standardowym wyposażeniu komputera można wyróżnić trzy podzespoły:
" klawiaturę, jako urządzenie wejściowe, umożliwiające sterowanie komputerem,
" pamięć, w której gromadzi się programy, dane i wyniki obliczeń,
" monitor (ewentualnie drukarkę), jako urządzenie wyjściowe, na którym użytkownik
odczytuje wytyczne do dalszego postępowania (np. jak korzystać z aparatury kontrol-
no-pomiarowej, modemy, internet) i wyniki obliczeń, np. decyzje eksploatacyjne,
diagnozy itp.
Elementem sprzęgającym komputer z pozostałymi elementami systemu eksploatacyj-
nego, jest w tym przypadku pracownik obsługujący komputer. Blokowy schemat systemu
wykorzystującego komputer w sposób konwencjonalny pokazano na rys.9.2.
Zbieranie i analiza danych eksploatacyjnych należą do podstawowych przedsięwzięć
organizacyjnych, pozwalajÄ…cych na:
- porównanie jakości eksploatacji tych samych urządzeń przez różne zespoły;
- wyznaczenie okresu adaptacji, normalnej eksploatacji oraz zużycia i starzenia,
- dobór modelu matematycznego rozkładów czasu poprawnej pracy między uszkodzeniami,
czasu naprawy i czasu przeglądów profilaktycznych,
- oszacowanie intensywności uszkodzeń poszczególnych maszyn (elementów, zespołów) i na
tej podstawie wykrycie słabych ogniw,
- analizę przyczyn uszkodzeń maszyn,
- optymalizację obciążeń eksploatacyjnych dla zmniejszenia liczby uszkodzeń,
MASZYNY
PROBLEMY I PROCESY
EKSPLOATACYJNE
EKSPLOATATOR
MONITOR KLAWIATURA
SYSTEM INFORMATYCZNY
PROCESOR PRZEDSIĘBIORSTWA
PAMI
Ć
Rys. 9.2 Podsystem informatyczny eksploatacji w ogólnym systemie.
- wypracowanie zaleceń doskonalących konstrukcję maszyn,
- określenie racjonalnych zestawów części zapasowych i planów zaopatrzenia,
- wyznaczenie okresów przeglądów profilaktycznych i napraw,
- wymianę doświadczeń w zakresie poprawnego wykorzystywania maszyn.
Przedstawione przedsięwzięcia organizacyjne wyróżniają problemy podatne na techni-
kę komputerową, przy czym w ujęciu eksploatacyjnym określają one problematykę systemu
realizacji eksploatacji jak i systemu kierowania eksploatacjÄ….
System kierowania inicjuje celowe działanie i kontroluje stan procesu, zaś system rea-
lizacji eksploatacji jest elementem wykonawczym.
W systemie realizacji eksploatacji majÄ… miejsce fizyczne procesy przetwarzania ener-
gii i masy, którym towarzyszy proces starzenia i zużywania maszyn, prowadzący do
całkowitej lub częściowej utraty ich własności użytkowych[9,14,17], co uzasadnia potrzebę
badań diagnostycznych.W systemie kierowania eksploatacją mają więc miejsce procesy
zbierania i przetwarzania informacji, niezbędne do zapewnienia optymalnego przebiegu
procesu eksploatacji.
 Procesy informacyjne systemu eksploatacji maszyn, realizowane w technice informa-
tycznej, obejmujÄ…:
- zbieranie danych,
- przygotowanie danych,
- przekazywanie danych,
- przetwarzanie danych,
- gromadzenie danych.
Wzajemne powiÄ…zanie wymienionych operacji w systemie eksploatacji pokazano na rys. 9.3.
Poszczególne składowe procesów informacyjnych realizowane są na różne sposoby,
wykorzystując do tego celu środki tradycyjne, środki łączności, urządzenia do mechanizacji i
automatyzacji prac biurowych, aż do najnowszej generacji komputerów ze sztuczną inteli-
gencją włącznie.
Systemy informacyjne w eksploatacji maszyn przedsiębiorstwa skutecznie wspoma-
gajÄ… trzy podstawowe grupy problemowe:
1. problemy optymalnego kierowania eksploatacjÄ… maszyn;
2. problemy optymalizacji struktur organizacyjnych systemu eksploatacji maszyn;
3. problemy optymalizacji własności eksploatacyjnych maszyn.
Wśród problemów optymalnego kierowania eksploatacją maszyn można wyróżnić
następujące:
- zasady planowania użytkowania maszyn,
- planowanie terminów obsługiwań technicznych i napraw oraz program obciążenia obiektów
zaplecza technicznego,
- organizacja systemu zbierania i przetwarzania informacji dla potrzeb racjonalnego kierowa-
nia eksploatacjÄ… maszyn,
- zasady odnowy potencjału eksploatacyjnego bazy użytkowej,
- kształtowanie rozkładów intensywności użytkowania poszczególnych maszyn.
Rys.9.3 Obieg informacji w systemie eksploatacji.
Problemy optymalizacji struktur organizacyjnych systemów eksploatacji są następu-
jÄ…ce:
- zasady dopasowania struktury systemu obsługi do struktury systemu użytkowania,
- dobór struktury obiektów zaplecza technicznego systemu eksploatacji (wielkość obiektów,
wyposażenie, wydajność, technologia),
- zasady organizacji serwisu obsługowego.
W zakresie optymalizacji własności eksploatacyjnych maszyn do problemów głów-
nych należą:
- sposób badania i kryteria oceny aktualnego stanu technicznego maszyn,
- wybór częstości i zakresu obsługiwań technicznych,
- wybór miar trwałości maszyn oraz sposoby jej zwiększania bez zmian konstrukcyjnych i
technologicznych,
- ocena niezawodności maszyn oraz sposoby jej badania i podwyższania.
Rozwiązywanie tych problemów wymaga prowadzenia zorganizowanych badań eks-
ploatacyjnych maszyn i ich systemów eksploatacji oraz tworzenia modeli decyzyjnych, które
po zasileniu w informacje o aktualnym stanie procesu eksploatacji pozwolą na wybór opty-
malnego rozwiÄ…zania.
 Realizacja tak sformułowanych zadań systemu eksploatacyjnego jest możliwa przy
dostępie do właściwie zorganizowanego, wyposażonego i funkcjonującego (według zasad
informatyki wraz z zastosowaniem technicznych środków) systemu informatycznego.
9.4. Ogólny model informatyzacji eksploatacji.
1. Baza informatyczna systemu kierowania eksploatacjÄ… maszyn.
BazÄ™ informatycznÄ… systemu kierowania eksploatacjÄ… tworzÄ…:
- środki i technologie informatyczne,
- zbiory danych (baza danych, baza wiedzy,dostęp do internetu),
- algorytmy przetwarzania danych,
- techniczne środki przygotowania, przetwarzania, przekazywania i magazynowania danych.
Zbiory danych występują w postaci dokumentów pisanych tradycyjnie lub maszyno-
wych nośników informacji. W zbiorze danych wyróżnia się informacje obligatoryjne, o
mocy obowiązującej (zarządzenia, decyzje) oraz informacje fakultatywne, służące informo-
waniu danego decydenta. Oba rodzaje informacji mogą służyć każdemu uczestnikowi syste-
mu eksploatacji maszyn, według potrzeb.
Przykład modelu informatycznegozarządzania eksploatacją przedstawia rys.9.4.
Głównym elementem systemu informatycznego zarządzania eksploatacją jest
algorytm przetwarzania danych, jako uporządkowany zbiór instrukcji przekształcania
danych wejściowych w informacje obligatoryjne lub fakultatywne. Algorytmy przetwarzania
danych w zbiór informacji decyzyjnych opisane są na matematycznym modelu decyzyjnym.
Proste modele decyzyjne mogą być rozwiązywane metodami tradycyjnymi, zaś złożone
wymagają stosowania środków techniki obliczeniowej[2,5,9,15].
Rys.9.4 Model informatycznego zarzÄ…dzania eksploatacjÄ….
Na techniczne środki przygotowania, przetwarzania, przekazywania i magazynowania
danych składają się:
- materiały biurowe,
- środki mechanizacji prac biurowych (ETO),
- techniczne środki łączności (przewodowej, bezprzewodowej),
- urzÄ…dzenia transmisji danych.
W zależności od zakresu przetwarzania oraz wielkości zbiorów danych, organizuje się
różne warianty bazy informatycznej. W warunkach rozbudowanej struktury systemu kierowa-
nia, organizowane są systemy abonenckie (rys.9.5), w których jest jeden centralny procesor
wykonujący operacje przetwarzania danych. Dostawcy i odbiorcy informacji dysponują środ-
kami technicznymi zapewniającymi komunikowanie się z procesorem i przepływ informacji
z
ródłowych oraz wynikowych. Takie rozwiązanie bazy informatycznej zapewnia dużą spraw-
ność poszczególnych ogniw systemu kierowania.
Rys. 9.5 Przykład systemu abonenckiego.
Problemy decyzyjne realizowane są w oparciu o wiedzę i doświadczenie decydenta,
instrukcje i zasady eksploatacji, normy eksploatacyjne i algorytmy decyzyjne. Ze względu na
strukturę systemu eksploatacji i jego otoczenia zabezpieczającego, wyróżnia się procesy
kierowania: użytkowaniem, obsługiwaniem i zaopatrywaniem. Bezpośrednie podporząd-
kowanie zarządzania eksploatacją jednemu decydentowi (najczęściej zastępcy dyrektora)
stwarza dogodne warunki dla sprawnego kierowania procesami eksploatacyjnymi w przed-
siębiorstwie.
2. Komputery w użytkowaniu maszyn.
W podsystemie użytkowania maszyn problemem głównym są decyzje alokacji zadań
produkcyjnych między obiekty techniczne. Są to problemy decyzyjne dotyczące sposobów
realizacji zadań produkcyjnych za pomocą przydzielonego zbioru maszyn, zdatnych do wy-
konania zadań w dostępnym obszarze obciążeń.
Proces użytkowania maszyn obejmuje wszystkie zdarzenia uporządkowane działal-
nością ludzi z maszynami zdatnymi.
Podstawowe procesy kierowania użytkowaniem obejmują:
- stan i strukturę środków trwałych,
- planowanie użytkowania maszyn,
- organizacja systemu użytkowania,
- dopasowanie struktury rodzajowej i ilościowej maszyn do zadań,
- sterowanie utrzymaniem zdatności maszyn,
- diagnozowanie maszyn,
- miary użytkowania maszyn,
- ewidencja pracy maszyn i ludzi,
- badanie procesu użytkowania maszyn,
- symulacja procesu użytkowania maszyn,
- przetwarzanie danych w aspekcie podejmowania decyzji.
Pełna analiza materiałów z
ródłowych przedstawionych problemów, przyśpieszona
przez maszynowe przechowywanie i przetwarzanie danych, pozwala na racjonalne wyzna-
czanie możliwych do osiągnięcia efektów użytkowania maszyn.
3. Komputery w obsługiwaniu maszyn.
Proces obsługiwania maszyn obejmuje wszystkie zdarzenia uporządkowane działal-
nością ludzi z maszynami niezdatnymi. W tym procesie celowe działanie ludzi prowadzi do
wykonania zadań podtrzymania lub odtworzenia zdatności maszyn niezdatnych.
W zakresie obsługiwania maszyn procesy informacyjne obejmują:
- organizację podsystemu obsługiwania maszyn,
- planowanie obsługiwań maszyn,
- ewidencję wykonanych obsługiwań,
- sterowanie obsługiwaniem maszyn,
- nadzór diagnostyczny (terminy, metody, środki, dane),
- podział czynności obsługowych na stanowiska pracy i kontrola ich realizacji,
- ewidencję zużytych części wymiennych i materiałów eksploatacyjnych,
- przetwarzanie danych dotyczących obsługiwania maszyn.
Planowanie obsługiwań oraz podział czynności obsługowych stanowią istotny element
decyzyjny procesu kierowania obsługiwaniem. Odrębnym problemem decyzyjnym jest dopa-
sowanie struktury systemu obsługiwania do potrzeb systemu użytkowania maszyn.
4. Procesy informacyjne zaopatrzenia.
Na proces kierowania zaopatrywaniem w części wymienne i materiały eksploatacyjne
składają się:
- ewidencja strumieni potrzeb i zamówień,
- ewidencja obrotów materiałowych,
- planowanie norm i normatywów materiałowych,
- planowanie potrzeb i dostaw,
- bieżąca dyspozycja zapasami magazynowymi,
- kontrola realizacji zamówień,
- wskaz
niki zasilania,
- przetwarzanie danych w aspekcie podejmowania decyzji.
Podstawowym elementem decyzyjnym jest planowanie norm i normatywów materia-
łowych, które mają wpływ na kształtowanie się zapasów magazynowych. Istotnym też pro-
blemem decyzyjnym jest dopasowanie struktury bazy magazynowej i rodzajowej do potrzeb
bazy eksploatacyjnej.
Opisaną powyżej strukturę systemu decyzji eksploatacyjnych w zakresie użytkowania,
obsługiwania i zaopatrywania, przy wspomaganiu techniką informatyczną, przedstawiono w
sposób ogólny na rys.9.6.
9.5. Technologie informatyczne w badaniach eksploatacyjnych.
Problematyka badań eksploatacyjnych maszyn jest istotnym zagadnieniem, kształtują-
cym system eksploatacji zarówno w sferze kierowania eksploatacją jak i w obszarze realizacji
eksploatacji.
Ogólne cele badań eksploatacyjnych są następujące:
- opracowanie ogólnych i szczegółowych charakterystyk środowiska eksploatacyj-
nego, wymuszającego starzenie i zużywanie się maszyn (charakterystyki obciążeń dynamicz-
nych, cieplnych, agresywności korozyjnej środowiska, zapylenia powietrza);
- opracowanie ilościowych i jakościowych charakterystyk procesów starzenia i zuży-
wania się zespołów i elementów maszyn oraz kryteriów stanu granicznego;
- opracowanie szczegółowych charakterystyk trwałości i niezawodności maszyn i ich
elementów;
Rys.9.6 Ogólna struktura systemu decyzji eksploatacyjnych.
- opracowanie modeli sterowania systemami eksploatacji maszyn (użytkowaniem i
obsługiwaniem);
- opracowanie metodologii badań diagnostycznych w eksploatacji maszyn;
- opracowanie modeli badania i opisu procesów eksploatacji maszyn.
Przedstawione problemy sÄ… elementami dowolnego systemu eksploatacji i obejmujÄ…
problematykÄ™ badawczÄ… sterowania eksploatacjÄ… jak i zmian stanu eksploatowanych maszyn.
Opis rzeczywistości eksploatacyjnej jest możliwy przy pomocy modeli funkcjonal-
nych, trwałościowo-niezawodnościowych, diagnostycznych, tribologicznych, sterowania,
przepływu, podporządkowania itd.[14,17].
Coraz szersze zastosowanie we wspomaganiu prac eksperymentalnych znajdujÄ… techno-
logie informatyczne. Wiąże się to z organizacją czynności podczas przebiegu eksperymentu,
wśród których wyróżnić można :
- warstwę bezpośredniego sterowania eksperymentem, polegającą na uzmiennianiu wielkości
wejściowych i wykonywaniu pomiarów zgodnie z programem badań,
- warstwę przetwarzania danych polegajcą na analizie wyników dla otrzymania wartości wiel-
kości mierzalnych pośrednio oraz obliczaniu charakterystyk statystycznych. Istotnym skład-
nikiem są tutaj badania modelowe i porównywanie ich wyników z pomiarami,
- warstwę decyzji, w której na podstawie otrzymanych wyników dokonuje się korekty dalsze-
go przebiegu eksperymentu, zmian w modelu i obiekcie.
Wymienione czynności są pracochonne, ich realizacja natomiast kosztowna i bez
wspomagania środkami informatycznymi często niemożliwa lub mało efektywna.
 Przykładowe zadania możliwe do realizacji w eksperymencie wspomaganym kompu-
terowo, są następujce :
- pomiary wielkości fizycznych w wielu punktach pomiarowych,
- pomiar częstotliwościowego rozkadu spektralnego wielkości szybkozmiennych,
- oddzielenie sygnału użytecznego od szumów metod uśredniania,
- odczytywanie stanu wielu przyrządów, takich jak : woltomierzy cyfrowych, częstościomie-
rzy i innych,
- sterowanie prac przyrządów pomiarowych i całych stanowisk,
- wydruki wyników badań,
- przedstawienie danych na ekranie monitora graficznego,
- wyprowadzenie danych w postaci wykresów na urządzeniu rysującym,
- dyskretyzacja danych przedstawianych w postaci wykresów i rysunków,
- zapamiętywanie dużych ilości danych do dalszej obróbki,
- bieżące przetwarzanie danych podczas eksperymentu,
- przesyłanie danych do innych systemów komputerowych,
- wykonywanie prostych obliczeń w trybie interakcyjnym,
- sterowanie eksperymentem, obejmujące klasyczne planowanie eksperymentu jak również
sterowanie środkami technicznymi wyposażenia stanowiska badawczego, umożliwiające
automatyzacjÄ™ eksperymentu,
- dialog eksperymentatora z systemem, umożliwiający ingerencję w przebieg i sposób prze-
twarzania jego wyników.
Różnorodność własności systemu eksploatacji, obiektów technicznych i realizowa-
nych zadań implikuje różnorodność metod i środków badawczych, w tym także metod i form
informatycznych systemów obsługi eksperymentu[14].
9.6 Budowa systemu informatycznego eksploatacji maszyn.
Wszystkie systemy eksploatacji i ich podsystemy, jak też nawet najmniejsze ogniwa
tych systemów w czasie spełniania swoich funkcji muszą dysponować dostatecznym zbiorem
informacji przy podejmowaniu właściwych decyzji eksploatacyjnych. Dotyczy to:
- systemu ewidencji dla potrzeb kierowania,
- systemu obiegu informacji w eksploatacji,
- systemu przetwarzania informacji.
Spełnienie tych wymagań jest możliwe przy użyciu nowoczesnej techniki oblicze-
niowej, poprzez racjonalne projektowanie i wdrażanie systemów informatycznych dla potrzeb
kierowania eksploatacjÄ….
1. System ewidencji w eksploatacji.
Każdy system eksploatacji utrzymuje kontakt z otoczeniem poprzez informacje zew-
nętrzne w postaci: nakazów, objaśnień i sprawozdań. Są to zapotrzebowania na na materiały
eksploatacyjne, możliwości zasileń energetycznych, możliwości nakładów i ograniczeń wy-
wierających wpływ na funkcjonowanie systemu eksploatacji.
Informacje wewnętrzne dotyczą właściwości systemu, relacji między kierowaniem,
użytkowaniem, obsługiwaniem i zaopatrywaniem w eksploatacji.
Optymalizacja ewidencji i przepływów informacji między otoczeniem i systemem
eksploatacji oraz składowymi elementami tego systemu polega na analizie jakościowej i
ilościowej. Ewidencjonowana informacja (jakościowa i ilościowa) służy głównie:
- ustalaniu celów działania systemu eksploatacji,
- ustaleniu potrzeb w dziedzinie informacji,
- ustaleniu strumieni przepływu informacji,
 - usprawnieniu systemu przepływu i przetwarzania informacji.
W ogromnym zbiorze dokumentów można wyróżnić materiały informacyjne doty-
czące użytkowania, obsługiwania i zaopatrywania w ujęciu nakładów osobowych, materia-
Å‚owych i finansowych.
Ewidencja w systemie użytkowania polega na prowadzeniu następujących dokumentów:
- przyjęcia środka trwałego (maszyny) przez system eksploatacji,
- rozliczenia materiałów eksploatacyjnych,
- ewidencji pracy maszyny,
- stanu technicznego maszyny,
- efektywności ekonomicznej pracy maszyny.
Ewidencja w systemie obsługiwania polega na prowadzeniu następujących dokumentów:
- planu realizacji obsługiwań technicznych (planowanych i awaryjnych),
- badań stanu technicznego maszyny,
- przydziału i sposobu wykorzystania środków i narzędzi obsługowych,
- zakresu czynności obsługowych,
- rejestracji wykonanych obsługiwań,
- rozliczeń finansowych wykonanych obsługiwań i kosztów utrzymania środków
obsługowych,
- zamówień narzędzi, części zamiennych i materiałów eksploatacyjnych.
Ewidencja w systemie zaopatrywania polega na prowadzeniu następujących dokumen-
tów:
- o stanie i obrocie materiałów eksploatacyjnych (charakterystyki, ceny, stan zapasu, miejsce
przechowywania),
- zamówień na materiały i części zamienne (przyjęcia i wydania),
- zamówień na inwestycje i naprawy środków trwałych.
Proces usprawniania ewidwncji w eksoloatacji poprzez środki maszynowe wymaga
sformalizowania struktury dokumentów do potrzeb nośników maszynowych.
2. Obieg informacji.
Podstawowym punktem odniesienia informacji w sferze zarzÄ…dzania eksploatacjÄ… jest
proces podejmowania decyzji. W tym procesie można wyodrębnić specyficzny obieg infor-
macji, obejmujÄ…cy:
- zbieranie informacji dotyczÄ…cej sytuacji decyzyjnej,
- przetwarzanie informacji dla potrzeb decydenta,
- decydowanie jako specyficzny sposób przetwarzania informacji,
- przekazywanie informacji do wykonawców.
Dla każdej sytuacji decyzyjnej istnieje taki zestaw informacji, który eliminuje niepew-
ność działania w danych warunkach, przy czym należy pamiętać iż decydowanie to dokony-
wanie nielosowego wyboru. Rzeczywistość eksploatacyjna jest jednak daleka od możliwości
decydowania zdeterminowanego. Najczęściej posiadane informacje są niepełne a decydowa-
nie przebiega w warunkach niepewności. Różnicę między informacjami pożądanymi a posia-
danymi, w danej sytuacji decyzyjnej określa się jako lukę informacyjno-decyzyjną, co poka-
zano na rys. 9.7 [5,12,17], przy czym racjonalne zastosowanie diagnostyki technicznej winno
ograniczyć w zdecydowany sposób niedobór informacji.
Aby dostarczona informacja mogła w istotny i rzeczywisty sposób wpływać na
zmniejszenie niepewności decydowania, musi ona spełniać warunki:
- adekwatności, czyli wiernego odtwarzania zdarzeń i stanów dla potrzeb decydowania,
- prawdziwości, czyli wolna od przekłamań, błędów, złej woli,
- aktualności, determinowanej szybkością jej uzyskania.
 Zorganizowanie sprawnego przepływu informacji typu parametrycznego, czyli ukie-
runkowanego przedmiotowo, w oparciu o nowoczesne narzędzia informatyczne jest możliwe
przy dokładnej znajomości modelu przepływu informacji. Na rys.9.8 pokazano przykładowy
przepływ informacji parametrycznej w zarządzaniu przedsiębiorstwem, którego poprawne
funkcjonowanie wymaga określenia:
- zakresu informacji dla danego ogniwa (np. eksploatacji maszyn),
- z
ródła pozyskiwania informacji,
Rys.9.7 Luka informacyjno-decyzyjna.
- sposobu agregacji i dekompozycji otrzymywanych informacji,
- sposobu podejmowania decyzji (człowiek, maszyna),
- sposobu przekazywania informacji,
- terminu przekazywania i otrzymywania informacji,
- efektywności funkcjonowania danego ogniwa informacji.
Rys.9.8 Przepływ informacji parametrycznej w przedsiębiorstwie.
Dobrze zbudowany system informatyczny winien wspierać poszczególne fazy cyklu
działania, przy czym dla potrzeb eksploatacji powinien umożliwiać:
- prognozowanie, czyli naukowe przewidywanie przyszłości,
- programowanie, czyli kształtowanie przyszłości,
- planowanie, czyli wyznaczanie zadań w aspekcie bilansowania i normowania,
- pozyskiwanie środków w celu wykonania wyznaczonych zadań,
- przechowywanie zasobów,
- dyspozycję zużycia środków i materiałów eksploatacyjnych,
- organizację, realizację i regulację działania,
- pobudzanie i motywację działania,
- procesy kontrolne (ewidencja, rozliczenia, analizy, sprawozdawczość i statystyka).
3. System przetwarzania informacji.
Proces przetwarzania danych to zespół czynności i operacji maszynowych na dostęp-
nych danych dla uzyskania informacji wynikowych według wymagań, kryteriów i potrzeb
użytkownika informacji. Do podstawowych działań w procesie przetwarzania danych można
zaliczyć czynności organizujące i kontrolujące wejścia systemu informatycznego, następnie
czynności wykonywane automatycznie wewnątrz systemu cyfrowego, obejmujące procesy
organizacyjne i merytoryczne przetwarzanie i wreszcie czynności organizujące i kontrolujące
wyjście systemu[4,7,13].
Z punktu widzenia użytkownika systemu w technologii przetwarzania wyróżnia się
trzy podstawowe procesy:
- organizacja i przetwarzanie wejść systemu,
- algorytmy i przetwarzanie wewnÄ…trz systemu,
- przetwarzanie i wykorzystanie wyjść systemu.
W technologii procesów wejściowych uwzględnia się następujące zasady:
- redukowanie ilości danych wejściowych (kodowanie, grupowanie, sortowanie, łączenie),
- dostosowanie postaci danych wejściowych do wymagań użytkownika,
- przewidywanie kontroli danych przez użytkownika,
- wprowadzenie starannie dobranej redundancji, niezbędnej dla poprawnego przetwarzania.
 Przetwarzanie wewnÄ…trz systemu informatycznego przebiega zgodnie z algorytmami
i operacjami zawartymi w specjalizowanych programach komputerowych.
W technologii procesów wyjściowych uwzględnia się następujące zasady:
- dostosowanie wyników przetwarzania do zdolności percepcyjnej użytkownika,
- przystępnej wizualizacji otrzymywanych wyników,
- możliwości manipulowania fizyczną postacią dokumentu wyjściowego.
Nowoczesne systemy informatyczne umożliwiają wielodostępność, wieloprogramo-
wanie i wieloprzetwarzanie, podział czasu, podział pamięci, natychmiastowość, bezpośred-
niość i interakcyjność w realizacji zadań przetwarzania danych. Szczegółowo obejmuje to:
- równoczesność operacji wejścia-wyjścia i innych działań,
- współdziałanie w pamięci operacyjnej komputera programu roboczego i zespołu
oprogramowania systemowego,
- wykonywanie zadań programów podzielonych na fragmenty, ze względu na szczupłość pa-
mięci operacyjnej,
- cykliczne przełączanie programów,
- system priorytetowy,
- bezpośrednia łączność wielu użytkowników z komputerem.
Taka organizacja pozwala podnieść efektywność wykorzystania komputera, zmniejsza
przestoje jednostki centralnej jak i urządzeń zewnętrznych, a także pozwala na komunikowa-
nie się zadaniowe wielu jednostek centralnych. Ciekawostką takich rozwiązań jest możliwość
pracy interakcyjnej systemów człowiek - maszyna w sekwencji czynności:
- komputer zadaje pytanie,
- użytkownik zastanawia się i wprowadza odpowiedzi na pytania,
- komputer wykonuje zadanie i zadaje następne pytanie, itd.
Głównym elementem w przetwarzaniu informacji jest system operacyjny, zawierający
zespół programów i umożliwiający przy współudziale sprzętu w sposób automatyczny eks-
ploatację systemów informatycznych na komputerze. Do podstawowych zasobów sprzętu
wraz z charakterystycznymi stanami systemu operacyjnego należy zaliczyć:
- procesor (dostępny, aktywny, czeka),
- pamięć operacyjna (odczyt, zapis, dostępna),
- jednostki pamięci zewnętrznych (dostępne, przydzielone do zadań),
- urządzenia we-wy (dostępne, przesyłanie informacji, czekają).
Podstawowymi komponentami systemu operacyjnego są oczywiście odrębne pro-
gramy:
- program sterujący, umożliwiający wykonywanie zadań programów i uwalniający
użytkownika od czynności organizacyjnych,
- programy przetwarzające, umożliwiające wykonywanie podstawowych operacji na zbiorach
danych i programach,
- translatory, służące do translacji programów z
ródłowych, a w połączeniu z programami
przetwarzającymi - do redagowania programów i ich wykonania.
Wymagania systemów zarządzania powodują, że dalszy rozwój systemów informa-
tycznych musi opierać się na teletransmisji danych, która umożliwia budowanie systemów
wielodostępnych oraz sieci komputerowych.
4. Projektowanie systemu informatycznego eksploatacji.
W rozwoju zastosowań informatyki dla potrzeb eksploatacji maszyn można wyróżnić
trzy główne etapy związane z budową i wykorzystaniem systemu informatycznego:
- etap pierwszy obejmujący systemy budowane wokół pojedyńczego komputera,
- etap drugi obejmujący systemy pracujące na podstawie komputera, do którego dołączone są
zdalne urządzenia końcowe (sieć końcówek), co stało się możliwym dzięki udoskonalonemu
 oprogramowaniu, wykorzystaniu teletransmisji i rozwojowi sprzętu komputerowego,
- etap trzeci obejmujący sieci komputerowe, w których elementy "inteligencji" systemu i jego
zasoby sÄ… rozproszone.
Motorem rozwoju systemów informatycznych są dokonania w zakresie wymiany i
przesyłania informacji (zarówno danych z
ródłowych jak i oprogramowania) między elemen-
tami nowoczesnych środków informatyki.
System informatyczny eksploatacji powinien umożliwiać realizację następujących zadań:
- zarzÄ…dzanie procesem produkcyjnym,
- zarządzanie eksploatacją (użytkowaniem i obsługiwaniem) maszyn,
- zarzÄ…dzanie zaopatrywaniem,
- zarzÄ…dzanie kadrami,
- zarzÄ…dzanie inwestycjami, itd.
Projektowanie systemów informatycznych eksploatacji przebiega według określonej
metodyki, która powinna zapewnić racjonalne działanie systemu. Dotychczasowe doświad-
czenia z zakresu opracowywania i wdrażania systemów informatycznych wskazują na sze-
reg trudności i barier różnego typu, często skutecznie hamujących poprawną realizację tego
zadania. Warto więc wskazać na niektóre zabiegi organizacyjne, poprzedzające próbę wpro-
wadzania systemu informatycznego. Należą do nich:
- pozyskanie aktywnego udziału i poparcia kierownictwa w przedsięwzięciach adaptacyjnych
zamierzonego celu informatyzacji,
- sprecyzowanie szczegółowych zadań i funkcji systemu informatycznego,
- zorganizowanie sprawnie działającego układu łączności i przepływu informacji,
- powołanie specjalisty informatyka do pełnienia funkcji administratora systemu,
- określenie kompetencji dostępu do zasobów informacyjnych oraz projektowanych zmian
techniczno-organizacyjnych,
- określenie z
ródeł i rodzaju informacji wiarogodnej,
- stworzenie projektu systemu odpowiadającego użytkownikom, zapewniającego adresowal-
ność informacji do konkretnych stanowisk.
Rys.9.9 Schemat decyzji podejmowanych przy opracowywaniu systemu.
Wstępne przekonanie przyszłych użytkowników systemu informatycznego o jego po-
trzebie i celowości gwarantuje bezkolizyjną realizację podejmowanych działań.[12,13,14].
Przystępując do projektowania systemu informatycznego trzeba podjąć próbę odpo-
wiedzi na szereg pytań (rys.9.9) podstawowych:
1. czy stosować system informatyczny?
2. w jakim zakresie?
3. w jakim ośrodku system powinien być eksploatowny?
4. na jakim sprzęcie komputerowym realizować eksploatację systemu?
Odpowiedzi na te pytania wymagają przeprowadzenia rachunku efektywności ekono-
micznej komputeryzacji. Zakres i dokładność tego rachunku powinny rosnąć wraz z przecho-
dzeniem do kolejnych pytań o charakterze decyzyjnym.
Najczęściej całość prac projektowych można podzielić na:
1. tworzenie koncepcji systemu, składające się z następujących etapów:
- wstępne rozpoznanie zadania i sposobu oraz możliwości jego realizacji,
- opis i analiza istniejÄ…cego systemu przetwarzania danych,
- założenia projektowe systemu;
2. projekt techniczno-eksploatacyjny systemu, zawierajÄ…cy:
- projekt wstępny,
- projekt techniczny,
- dokumentacjÄ™ programowÄ…,
- dokumentację prac wdrożeniowych.
Przedstawiony w zarysie tok prac projektowych nad systemem informatycznym wy-
maga od projektantów stosowania wielu metod i szczegółowych technik projektowania.Pro-
jektanci systemów informatycznych powinni więc mieć opanowane metody: obserwacji, an-
kiety, wywiadu, chronometrażu, obserwacji migawkowych, krytycznej oceny i analizy, po-
równania ze wzorcem, badań statystycznych, badań matematycznych (operacyjnych, mo-
delowania), analizy wartości, eksperymentu, tablic decyzyjnych, schematów blokowych itd.
Tok prac nad systemem informatycznym przedstawiono na rys.9.10.
System informatyczny eksploatacji można uważać za pewien symulator rzeczywis-
tości, który umożliwia podejmowanie decyzji w zakresie stanu maszyn jak i otoczenia
(warunków) eksploatacji. Jego poprawne funkcjonowanie opiera się na danych normatyw-
nych oraz na danych odzwierciedlajÄ…cych stan poczÄ…tkowy (faktyczny), zmiany stanu oraz
związki logiczne i ilościowe między symulowanymi w systemie zjawiskami.
Żadna struktura organizacyjna nie jest sprawna i nowoczesna przez wiele lat. Postęp
techniczny, zmiany sposobów użytkowania informacji oraz czynniki zewnętrzne wymuszają
dokonywanie okresowych zmian istniejących systemów informatycznych, które już podczas
projektowania wstępnego winny cechować się dynamiczną strukturą organizacyjną.
Rys. 9.10 Przebieg projektowania systemu informatycznego.
7. Przykłady.
Ilustracją rozważań tego rozdziału są przytoczone przykłady informatycznego wspo-
magania problemów koordynacji przewozów, planowania obsługiwań technicznych pojazdów
wraz z normowaniem zapasów części zamiennych oraz wykorzystania komputera w diagno-
zowaniu stanu maszyny. W tym ostatnim przykładzie pokazano przykładową strukturę auto-
matycznego systemu diagnozowania łożysk, poprzedzoną szczegółowym omówieniem sprzę-
gu komputera z przyrzÄ…dami kontrolno-pomiarowymi.
1. Komputerowa koordynacja przewozów.
Organizacja pracy przedsiębiorstw transportowych winna zapewnić racjonalne zaspo-
kojenie potrzeb przewozowych, przy uwzględnieniu interesów usługobiorcy i przewoz
nika.
Fazy świadczenia usługi przewozowej obejmują:
- fazę przygotowawczą, obejmującą rozpoznanie zlecenia i ładunku, określenie jego wielkoś-
ci, podatność, ubezpieczenia, przygotowanie dokumentów przewozowych, termin świadcze-
nia usługi, wymagania specjalne oraz wyznaczenie taboru do realizacji zlecenia;
- fazę wykonania zlecenia, czyli świadczenie usługi dobrze rozpoznanej i należycie wykona-
nej, ograniczającej zbędne, nieuzasadnione przewozy;
- fazę rozliczeniową, w której kierowca otrzymuje potwierdzenie wykonanej pracy, stano-
wiące podstawę rozliczeń z kontrahentem oraz oceny pracy kierowcy i pojazdu.
Informatyczne systemy sterowania przewozami realizują następujące funkcje:
- techniczno-organizacyjne przygotowanie procesów przewozowych,
- planowanie przewozów,
- alokację zadań i środków,
- sprawozdawczość i analizy.
 Uwzględniając dotychczas podjęte próby rozwiązania problemu sterowania przewo-
zami, złożoność procesu obliczeniowego, poziom kadr w transporcie oraz model zarządzania,
można zaproponować rozwiązanie pokazane na rys. 9.11.[12].
Rys.9.11 Model systemu sterowania przewozami.
W tej postaci system pozwala na wykonanie zadań przy minimalnej pracy przewozo-
wej i najmniejszych przebiegach próżnych. Informatyczne skoordynowanie przewozów poz-
wala na:
- wyznaczenie racjonalnych zadań przewozowych dla taboru samochodowego,
- eliminowanie próżnych przebiegów,
- zagospodarowanie technicznie sprawnego taboru samochodowego.
2. Planowanie obsługiwań technicznych oraz zapasów części zamiennych.
Podstawową rolę w racjonalnym wykorzystaniu pojazdów (podobnie maszyn) odgry-
wa ich stan techniczny. Podstawą informatycznego sterowania eksploatacji pojazdów są in-
formacje zawarte w poprawnie opracowanych kartach pracy pojazdu. ZawierajÄ… one nastÄ™-
pujące dane: markę i typ pojazdu, ładowność, czas wejścia do eksploatacji, ilość wykonanej
pracy, obciążenia, stan dróg oraz zużycie paliwa. Zebranie tych informacji oraz porównanie z
planowanymi przebiegami międzynaprawczymi, harmonogramami obsługiwań technicznych i
normami zużycia (paliwa, zespołów), pozwala po przeliczeniu komputerowym na zapla-
nowanie harmonogramu wykonywania napraw i obsługiwań na kolejny okres eksploatacji
[12,13,15].
Planowanie napraw bieżących można rozwinąć poprzez notowanie w pamięci kompu-
tera, w układzie marek i typów, wszystkich zaistniałych uszkodzeń i awarii, z podaniem nu-
Rys.9.12 Schemat planowania obsługiwań technicznych.
meru katalogowego części, która się przyczyniła do tego, wraz z zanotowaniem przebiegu
kilometrowego (ew. tachometr) wykonanego przez zniszczoną część. Zgromadzenie zapisów
z dłuższego okresu eksploatacji pozwoli na ustalenie najbardziej prawdopodobnych norm
pracy części w określonych warunkach, a nawet na uprzedzenie awarii poprzez wymianę
uprzedzajÄ…cÄ….
Jednocześnie może to być materiał, na podstawie którego można wnioskować do
wytwórcy o podniesienie jakości słabych elementów pojazdu. Struktura systemu informa-
tycznego planowania obsługiwań technicznych pojazdów została przedstawiona na rys.9.12.
Planowanie obsługiwań technicznych zazębia się ściśle z planowaniem zapotrze-
bowania na części zamienne, zespoły i podzespoły oraz materiały eksploatacyjne. Przy
opracowywaniu informatycznego systemu gospodarki zapasami należy uwzględnić:
- analizę dotychczasowego popytu według pozycji magazynowych, co pozwala na wyodręb-
nienie grupy materiałów o największej płynności i największym udziale w kosztach maga-
zynowania;
- emisję raportów o zbyt niskich stanach magazynowych określonych pozycji;
- sterowanie poziomem zapasów, obejmujące automatyczny druk zamówień, kreślenie zapasu
optymalnego oraz ekonomicznej wielkości zamówienia, wykorzystując do tego modele teo-
rii masowej obsługi lub metody symulacji komputerowej;
- przetwarzanie transakcji związanych z zapasami i aktualizacja zbiorów zawartych umów i
dostaw;
- raport o bieżącej wartości zapasów.
 Modułowy przykład komputerowego systemu informatycznego działu gospodarka ma-
teriałowa przedstawiono na rys.9.13.
Rys. 9.13 System informatyczny gospodarki materiałowej.
Równie ważnym zagadnieniem jak analiza i gospodarka zapasami jest sposób dystry-
bucji i gromadzenia zapasów, w którym technika informatyczna odgrywa decydującą rolę.
3. Komputeryzacja systemu diagnostycznego.
Wykorzystanie systemów informatycznych w diagnostyce technicznej jest wielo-
stronne, przy czym najszersze ich zastosowanie odbywa się podczas realizacji procesów
diagnozowania. Umożliwiają one znaczne usprawnienie realizacji procesów diagnozowania
bez naruszania struktury systemu diagnostycznego, która pozwala na wypracowanie diagnozy
również bez komputera. Jego funkcje spełnia wówczas człowiek - diagnosta. Najprostszy
system diagnostyczny pokazano na rys.9.14. [14].
OBIEKT
badane wielkości
Przyrzady pomiarowe
wyniki pomiarów
Diagnosta Instrukcja
wartości
diagnoza
odniesienia
Rys.9.14. Najprostszy system diagnostyczny.
Zwiększenie roli systemu informatycznego polega przede wszystkim na przekazaniu
mu całości zadań sterowania oprzyrządowaniem kontrolno - pomiarowym (rys.9.15).
Elementem sprzęgającym obiekt i jego oprzyrządowanie kontrolno-pomiarowe jest tu
interfejs, to jest układ pośredniczący w dwustronnym przekazywaniu informacji pomiędzy
podzespołami komputera a urządzeniami zewnętrznymi.
Dzięki temu, program zawarty w pamięci komputera powoduje generacje komend
sterujących, oddziaływujacych poprzez układ interfejsu na przyrządy pomiarowe, generatory
sygnalów testujących itp. Kolejne komendy powodują przekazanie po przez interfejs wy-
ników pomiarów z przyrządów do pamięci komputera. Dalsze ich przetwarzanie w kompute-
rze prowadzi do wypracowania diagnozy lub jej wariantów i za pośrednictwem monitora
przekazanie jej do akceptacji diagnosty.
OBIEKT
OPRZYRZ
DOWANIE
KONTROLNO-POMIAROWE
INTERFEJS
PAMI
Ć PROGRAM
DANYCH I WYNIKÓW STERUJ
CY POMIARAMI
PROGRAM
OPRACOWYWANIE
WYNIKÓW WEWN
TRZNY
MONITOR
KOMPUTER
Rys.14.15. Komputerowy system
Najczęściej stosowanym układem sprzęgającym komputer z urządzeniami zewnętrz-
nymi jest interfejs równoległy, którego podstawowymi elementami są: układ scalony 8255
(programowany układ równoległych wejść i wyjść) i wzmacniacze buforowe zapewniające
normalizację poziomów przekazywanych sygnałów tj. komend sterujących i danych.
Układ równoległego wprowadzania i wyprowadzania danych posiada wyprowadzenia
umożliwiające dwukierunkowe przekazywanie sygnałów, zgrupowane w trzy 8-bitowe porty:
PA, PB, PC oraz wejścia sterujące A0, A1, CS, WR, RD, (rys.9.16).
Sprzężenie komputera z zewnętrznym oprzyrządowaniem kontrolno-pomiarowym
następuje poprzez dołączenie do odpowiednich wyprowadzeń interfejsu wyjść i wejść
przyrządów oraz wprowadzenie do komputera programu wykonawczego.
Zadania realizowane za pomocą programu, można podzielić na trzy grupy:
a/ sterowanie układem 8255;
b/ realizowanie zależności czasowych (np. włączanie i wyłączanie przyrządów);
c/ pobieranie i przetwarzanie informacji o stanie obiektu.
Sterowanie interfejsem polega na wygenerowaniu ośmiobitowego słowa sterującego i
wprowadzeniu go do rejestru RS znajdującego się w układzie 8255. W wyniku tego poszcze-
gólne porty zostana zaprogramowane do pobierania lub przekazywania informacji do lub od
komputera. Pozwala to zaprogramować prace w jednym z trzech trybów:
" tryb 0 - porty pracują jako wejścia lub wyjścia, sygnały przekazywane są
bezpośrednio,
" tryb 1 - przesyłanie danych następuje przez porty PA i PB za potwierdzeniem,
sterowanie przesyłaniem poprzez port PC,
" tryb 2 - dane są przesyłane dwukierunkowo tylko przez port PA i pamiętane,
przesył sterowany jest przez port PC.
W słowie sterującym wyróżnia się podział portów na dwie grupy, które obejmują:
" grupa I - PB i cztery młodsze bity portu PC (PC0 - PC3),
" grupa II - PA i cztery starsze bity PC.
D0
8255
PA
D7
A0
PB
A1
WR
RD
PC1
CS
PC2
Rys.9.16.Podstawowe wejścia i wyjścia
wy-
układu równoległego wprowadzania i
prowadzania danych (układ scalony 8255).
Formowanie słowa sterującego polega na wpisaniu zer lub jedynek zgodnie z
zasadÄ… pokazanÄ… w tab. 9.1. SÅ‚owo tak utworzone zostaje wpisane do rejestru RS
układu 8255 w wyniku odpowiednej komendy podanej na wejścia sterujące
układu. Komendę ta tworzy się również jako ciąg zer i jedynek. Poszczególnym
możliwym operacjom odpowiadają zestawienia napięć sterujących pokazane w
tabeli 9.2.
Tabela 9.1
FORMOWANIE SA
OWA STERUJ
CEGO UKA
ADEM 8255
Bit słowa ustawia jako:
sterujÄ…cego port
D0=1 wejście
PC0÷PC3
=0 wyjście
D1=1 wejście
PB0÷PB7
=0 wyjście
D2=1 tryb 1
=0 tryb 0
D3=1 wejście
PC4÷PC7
=0 wyjście
D4=1
PA0÷PA7
=0
tryb 0
0 0
Å„Å‚
D5
üÅ‚
ôÅ‚0
tryb 1
= 1
żł òÅ‚
tryb 2
D6þÅ‚ ôÅ‚1
1
ół
D7=1
Oprócz omówionego wyżej interfejsu z równoległym wprowadzaniem danych stosuje
się również interfejsy szeregowe. Znajdują one zastosowanie tam, gdzie miedzy komputerem
a urządzeniem pomiarowym występuje znaczna odległość. W takim rozwiazaniu potrzebna
jest mniejsza liczba przewodów łączących, co obniża koszty i zmniejsza wrażliwość na
zakłócenia. Istotną wadą takiego układu jest natomiast znaczne zmniejszenie szybkości
transmisji danych.
Sterowanie przyrzÄ…dami pomiarowymi polega na:
" powodowaniu wykonania określonych działań za pomocą przyrządów w zadanych
chwilach lub co zadany okres ,
" wyborze wielkości badanych według zadanego stałego programu lub w zależności
od wyników poprzednich pomiarów;
" tworzenie odpowiedniej dla danego pomiaru struktury systemu diagnostycznego po
przez włączanie odpowiednich przyrządów pomiarowych i innych urządzeń stymu
lujÄ…cych odpowiednie warunki badania.
Dla realizacji zależności czasowych wykorzystuje się zegar komputera to jest ciąg
wytwarzanych przezeń impulsów o stałym okresie powtarzania. Za pomocą odpowiedniej
instrukcji (np. every n,n gosub xx) poleca się komputerowi generować i wykonywać okreś-
loną komendę sterującą z zadanym okresem powtarzania lub w określonym czasie. Na ogół
występuje tu jednokierunkowe przesyłanie informacji, od komputera do przyrządu. Jeśli
przyrządy pracują w sposób ciągły (w pewnym okresie czasu), to zwykle komenda sterująca
ma na celu włączenie wyjścia przyrządu do szyny danych komputera.
Tabela 9.2
KOMENDY STERUJ
CE ODCZYTEM LUB ZAPISEM DANYCH
Operacja realizowana przez układ 8255 Wejście
A1 A0
WR
RD CS
Odczyt danych z PA 0 1 0 1 0
Odczyt danych z PB 0 1 0 1 0
Odczyt danych z PC 1 0 0 1 0
Zapis danych do PA 0 0 1 0 0
Zapis danych do PB 0 1 1 0 0
Zapis danych do PC 1 0 1 0 0
Zapis danych do RS 1 1 1 0 0
Sterowanie włączaniem zakresu pomiarowego przyrządu i pobieranie wyniku
pomiaru odbywa się za pomocą ciągu instrukcji o postaci zależnej od rodzaju przyrządu. Na
ogół występuje tu dwukierunkowe przesyłanie informacji; do komputera przekazuje się dane
(wynik pomiaru) w postaci binarnej, w kodzie zależnym od rodzaju przyrządu. Zwykle jest to
kod BCD lub znak-modul. Ponadto do komputera przekazywana jest informacja o zakoń-
czeniu pomiaru (stop). Aby zapewnić taki obieg informacji w programie sterującym inter-
fejsem wprowadza się odpowiednie słowa sterujące i odpowiednio podłącza wejścia i
wyjścia przyrządu do portów układu 8255.
Aby umożliwić wybór mierzonych wielkości lub zmianę konfiguracji systemu, wyj-
ścia przyrządów łączy się nie bezpośrednio z interfejsem komputera, lecz po przez układ
przełączający (multiplekser). Wówczas jeden z portów układu 8255 przeznacza się do stero-
wania multiplekserem a dane od różnych przyrządów przechodzą tym samym portem np. PA.
Jest to pewna rozbudowa układu interfejsu jest ona jednak ekonomicznie uzasadniona,
zwłaszcza, gdy badanie dotyczy wielkości, których pomiar wymaga zastosowania prze-
twornika analogowo-cyfrowego. Korzystnie jest wówczas, szereg takich wielkości połączyć
poprzez układ przełączający (np. zespół styczników kontaktronów itp.) z jednym przetwor-
nikiem a/c a jego wyjście połączyć z komputerem przez interfejs.
Komputerowy system diagnostyczny wykorzystuje układ urządzeń technicznych,
które realizują proces diagnozowania zgodnie z zadanym programem. Udział człowieka jest
znikomy, najczęściej sprowadza się do włączenia systemu. Automatyczne systemy diagnos-
tyczne objęte są zwykle samokontrolą; powstanie uszkodzenia jest sygnalizowane. Mogą być
wówczas włączane elementy rezerwowe lub kontrolowany obiekt wyłączany jest z ruchu.
Poszczególne wyniki kontroli lub tylko wyniki wykraczające poza zadane granice są rejes-
trowane.
Obecnie coraz szersze zastosowanie w konstrukcji zautomatyzowanych systemów
diagnostycznych znajdujÄ… elementy techniki cyfrowej. W rozbudowanych systemach stoso-
wane są mikroprocesory lub wykorzystywany jest komputer. Przykładową strukturę zauto-
matyzowanego systemu diagnostycznego pokazano na rys. 9.17.[11,12,13].
data,godz.
informacja o wynikach
zegar czasu
nr. punktu
rzeczywistego
tablica świetlna drukarka raportów
przerwa, zwarcie w normie, temp alarm.
programowane
pamięć wyników
pamięć wyników
pomiarów
włączanie układów sprawdzeń
przełącznica punktów
układ pomiaru
pamięć wartości
kontrolnych temperatury odniesienia i
komparatory
czujniki temperatury
układy alarmujące
Nr 1 . . . . . . . . . . .
.
72
sygnał dz
więkowy
OBIEKT
układ wyłączania
(łożyska walców w walcowni)
napędu
Rys.9.17. Zautomatyzowany system diagnostyczny do kontroli temperatury łożysk.
9.8 Podsumowanie.
Złożoność i dynamika zmian w systemach eksploatacji maszyn wymaga od decyden-
tów sterujących tymi systemami znajomości zasad pozyskiwania, przetwarzania, analizy i
wykorzystania bogatej informacji możliwej do uzyskania przy pomocy współczesnej techno-
logii informatycznej. Informatyczne wspomaganie eksploatacji maszyn umożliwia maksy-
malne wykorzystanie potencjalnych zdolności tego systemu i jego poszczególnych składo-
wych, poprzez zmniejszenie ryzyka błędów wynikających z braku koniecznych informacji z
zakresu racjonalnego użytkowania, zasad obsługiwania, zasilania materiałowego i ekono-
micznie zasadnego gospodarowania.
 Treści tego rozdziału książki w sposób syntetyczny omawiają wybrane problemy in-
formatycznego wspomagania eksploatacji maszyn, w aspekcie wielu podstawowych zagad-
nień stymulujących racjonalne sterowanie systemem eksploatacji.
Zagadnienia kontrolne.
1. System informacyjny i jego zadania w przedsiębiorstwie.
2. Problemy główne racjonalnego kierowania eksploatacją.
3. Obieg informacji w systemie eksploatacji.
4. Komputery w użytkowaniu maszyn.
5. Komputery w obsługiwaniu maszyn.
6. Procesy informacyjne zaopatrzenia.
7. Komputerowe wspomaganie badań eksploatacyjnych.
8. Projektowanie systemu informatycznego eksploatacji.
9. Komputerowa koordynacja przewozów.
10. Planowanie obsługiwań technicznych.
11. System informatyczny gospodarki materiałowej.
12. Komputery w diagnozowaniu maszyn.
Literatura.
1. Cygan Z. ii : Badania systemów eksploatacyjnych. Cz. 1 , 2. Wszechnica PAN. 1983/84.
2. Hebda M., Mazur T. : Podstawy eksploatacji pojazdów samochodowych. WKiA
. 1980.
3. Konieczny J.: Podstawy eksploatacji urządzeń. Wyd.MON. Warszawa.1975.
4. Kożuchowski J.: Informatyka, sterowanie i zarządzanie w elektroenergetyce. PWN. 1979.
5. Kulikowski J.L.: Komputery w badaniach doświadczalnych.PWN.Warszawa.1993.
6. Mazur T., Małek A.: Zarządzanie eksploatacją systemów technicznych. WNT.Wawa.1979.
7. Myszka W. ii : Komputerowy system obsługi eksperymentu. WNT.Warszawa. 1991.
8. Radzikowski W.: Komputerowe systemy wspomagania decyzji. PWE.Warszawa. 1990.
9. Stefanowicz B.: Przetwarzanie danych masowych. PWE.Warszawa. 1989.
10.Strześniewski S.H. : Bezpośrednie systemy informacyjne. PWE.Warszawa. 1985.
11.Sztarki M.: Niezawodność i eksploatacja urządzeń elektronicznych. WKiA
.Wawa.1972.
12.Wierzbicki T.: Podstawy informatyki w transporcie. WKiA
.Warszawa. 1975.
13.Wierzbicki T.: Systemy informatyczne zarzÄ…dzania. PWE.Warszawa. 1985.
14.Żółtowski B., Józefik W.: Diagnostyka techniczna elektrycznych urządzeń przemysło-
wych. Wyd. ATR. Bydgoszcz. 1996.
15.Żółtowski B. ii : Podstawy diagnostyki pojazdów. ATR. Bydgoszcz. 1994.
16.Żółtowski B. ii : Badania silników spalinowych. ATR Bydgoszcz. 1995.
17.Żółtowski B. : Diagnozowanie silników wysokoprężnych. Wyd. ITE. Radom. 1995.