1. POJĘCIE SYSTEMU - RELACJE SYSTEMOTWÓRCZE. System jest trójką uporządkowaną <E,R,Ø>, składającą się ze zbioru elementów E, ciągu R, określonego jako relacja na elementach zbioru E i zbioru celów Ø, realizowanych przez system. E- nazywa się zbiorem elementów, R- jego strukturą a Ø- funkcją celów. Struktura systemu R jest to ciąg relacji <R1, R2, ..., RN>, określonych na zbiorze elementów systemu E={ei}, i=1,n (w), którego składnikami są relacje od jedno- do wieloczłonowych, umożliwiających racjonalną realizację zadań systemu. Relacje te zapisujemy jako: ExEx...xE=E^(j), j=1,N(w). Dla j=1 mówimy o relacjach jednoczłonowych wyrażające własności indywidualnych elementów, co oznacza, że relacja ta jest utożsamiana z cechą, której posiadanie przez element powoduje zaliczenie go do zbioru elementów systemu E. Relacja ta nazwana jest relacją systemotwórczą. Relacja systemotwórcza- relacja, której odpowiednie sformułowanie umożliwia dokonanie wyboru z fragmentu rzeczywistości tych i tylko tych elementów, które posiadają cechę wspólną dla elementów tworzących zbiór systemu, a opisaną w relacji systemotwórczej Przykład: w przypadku samochodu, RS definiujemy „być takim elementem obiektu badań, który wywiera wpływ na zużycie paliwa przez ten obiekt” i zapisujemy: ESR(a)=ê{(e należy do EOT)^(aRe)}, gdzie: ESR(a)- zbiór elementów budowanego systemu, utworzonego przez relację systemotwórczą R(a), posiadających cechę a, e- element obiektu badań posiadających cechę a, EOT- zbiór elementów obiektu badań. Relacja systemotwórcza R umożliwia dokonanie wyboru ze zbioru elementów obiektu badań EOT tylko tych elementów, które posiadają cechę a i utworzenie z nich podzbioru elementów badanego systemu ESR(a). 2. SYSTEM EKSPLOATACJI - ELEMENTY SKŁADOWE. Systemy eksploatacji maszyn są systemami rzeczywistymi, w których realizowane są procesy sterowane, będące składowymi procesu eksploatacji, dotyczące maszyn w fazie ich eksploatacji. Racjonalność działania tych systemów decyduje o efektywności zastosowania maszyn i możliwościach realizacji przez te maszyny wytyczonych celów. Są to systemy celowościowe typu <C-M>, działające w pewnym otoczeniu O. Systemy te należą do klasy systemów działaniowych. Posiadają następujące cechy: -składają się z podsystemów różnych klas i same są systemami w nadsystemie, zawierającym wiele innych systemów działania, -są systemami względnie odosobnionymi, tzn. powiązanymi z otoczeniem tylko przez określone wejścia i wyjścia, -prawidłowość ich działania ma istotny wpływ na prawidłowość działania nadsystemu, którego są elementami składowymi, -struktury ich są z reguły strukturami hierarchicznymi. W systemach tych można wyodrębnić pięć jakościowo odmiennych składników: -podmioty pracy (kierownik i pracownicy), -obiekty techniczne (maszyny, urządzenia, budynki, itp.), -materiały (surowce, części wymienne, odpady, itp.), -energie, -informacje rozumiane jako wszelka treść, która jest przekazywana w czasie lub w przestrzeni od nadawcy do odbiorcy.
3. PROCES EKSPLOATACJI. To ogół procesów dotyczących maszyn w fazie ich eksploatacji. Faza ta to przedział czasu zawarty między chwilą wytworzenia tych maszyn a chwilą realizacji decyzji o ich likwidacji. W procesie eksploatacji można wyróżnić zbiór procesów sterowanych, składający się z procesów: a)przygotowania maszyn do użytkowania- zakończenie produkcji maszyn powoduje zmianę fazy, w której one się znajdowały, tj. fazy wytwarzania na wstępną fazę eksploatacji, w której realizowane jest transportowanie maszyn, ich przechowywanie, a następnie instalowanie, b)użytkowania maszyn- jest sekwencją nastęujących procesów: -precyzowania zadań, -planowania realizacji zadań, -projektowania podsystemów realizujących założone cele, -przygotowywania działań, -pobudzania do działań, -realizacji działań podstawowych wraz z ich nadzorowaniem, -kontrolowania wyników, koordynowania działań, -przechowywania wytworów, -kontaktowania się z otoczeniem, c)zapewnienia zdatności: -procesy obsługiwania maszyn, -procesy odnowy maszyn, d)logistycznych, e)likwidowania maszyn- efektem jest jej sprzedaż, całkowity lub częściowy demontaż oraz weryfikacja elementów i zespołów, f)wspomagających sterowania: -procesy diagnostyczne, -procesy badawcze (badania eksploatacyjne, specjalistyczne, prototypów maszyn, przyspieszone lub skrócone, symulacyjne); oraz zbiór procesów niesterowanych, tzw. destrukcyjnych, będących procesami tribologicznego zużywania się i starzenia elementów maszyn. 4.DIAGNOSTYKA - ISTOTA DIAGNOSTYKI TECHNICZNEJ. Diagnostyka jest nauką o procesach i metodach uzyskiwania informacji o obiekcie i jego otoczeniu (a w nim również o człowieku) oraz o relacjach (oddziaływaniach) zachodzących między nimi. Diagnostyka techniczna maszyn- jest wybranym obszarem tej nauki dotyczącej środków i sposobów rozpoznawania stanu działającej maszyny na podstawie obserwacji skutków jej działania, tzn. na podstawie badań prowadzonych technikami bezinwazyjnymi (bez demontażu) celem uzyskania (wyznaczenia) diagnozy. Istota diagnostyki technicznej. Aby wyznaczyć stan maszyny lub procesu należy dokonać wyboru wielkości fizycznych, za pomocą których opisujemy ten stan, a następnie pomierzyć ich wartości w danej chwili t, t należy [to,tk]. Przy tym należy rozwiązać następujące problemy: które wielkości fizyczne mogą być wykorzystane w pomiarach diagnostycznych; gdzie można lokalizować czujniki celem pomiaru ich wartości oraz jakie są warunki skuteczności informacyjnej pomiaru. Ciąg dalszy na następnym żelu
Najważniejszy warunek jaki musi spełniać wielkość fizyczna , aby można ją było uznać za podstawę do wyznaczania stanu maszyny (procesu) to możliwość istnienia zależności między zmianą wartości tej wielkości a zmianą stanu maszyny. Między stanem maszyny w danej chwili t a opisującą ten stan wartością zmiennej musi istnieć następująca relacja wynikania (implikacja): „jeżeli maszyna znajduje się w stanie A, to wielkość fizyczna przyjmuje wartość B”. Relacja przyczynowo-skutkowa: S=O(X,E)+Z, gdzie: S-wektor sygnału, X-wektor stanu maszyny, E-wektor sterowania maszyny, Z- wektor zakłóceń, O- operator przyporządkowania. Procesy, opisywane przez zmienne służące do oceny stanu maszyny dzielimy na: -robocze, wynikające bezpośrednio z realizacji funkcji użytecznych maszyny, np. spalanie paliwa, -towarzyszące, generowane przez procesy robocze, np. drgania. (rysunek z wykładu: oś pozioma t, 3 p-y G(to-Δt), D(to), P(to+Δt), G-geneza, P-prognoza). 5.CEL I ZASADY BUDOWY SYSTEMU. Cele systemów. Budując system, tzn. opisując interesujący nas fragment rzeczywistości z pewnego wybranego punktu widzenia w postaci systemu, mamy na uwadze to, aby system ten posiadał właściwości umożliwiające rozwiązanie problemu, dla którego podjęto się jego budowy. Spojrzenie całościowe to skupienie uwagi na tych składnikach fragmentu rzeczywistości i ich współzależnościach, które są istotne z przyjętego punktu widzenia. Punktem wyjściowym rozważań są pożądane właściwości systemu, które nazywamy jego celami zadaniowymi. Z tego też powodu systemy te nazywamy systemami celowościowymi. Właściwe ustalenie celów systemów jest równoznaczne z właściwym postawieniem problemu. Celem systemu jest z reguły osiągnięcie jednego (lub kilku) z celów obiektu, na którym został zbudowany. Budowa systemu. Celem budowy systemu jest uchwycenie tych czynników z rzeczywistego świata, do których przywiązujemy wagę z punktu widzenia rozwiązania postawionego problemu. Z charakteru problemu wynika aspekt, punkt widzenia umożliwiający nam zredukowanie różnorodnych czynników rzeczywistości tylko do określonych cech. Budowa systemu w ramach obiektywnej rzeczywistości oznacza, że rozpoczynamy systematyczne poszukiwanie i ustalanie ilościowego charakteru zjawisk i prawidłowości. Takie ustalenie oznacza, że wyróżnia się pewne wielkości charakteryzujące rzeczywistość i w wyniku eksperymentów ustala się związki pomiędzy tymi wielkościami, wyrażone w postaci odpowiednich wzorów, tabel, wykresów itd. Zbudowanie systemu oraz jego przedstawienie wymaga realizacji następujących zadań: -zdefiniowania obiektu badań (fragmentu rzeczywistości), zbadania zachowania się obiektu, względnie jego działania, -wyznaczenie zbioru celów, który rozpatrywany obiekt ma realizować, -sformułowania celu systemu w oparciu o cel badań obiektu oraz sprawdzenie prawidłowości jego sformułowania, -wyboru elementów systemu, -wyboru elementów otoczenia systemu, -wyboru istotnych sprzężeń miedzy elementami systemu, -wyboru istotnych sprzężeń systemu z jego otoczeniem, -wyboru sposobu przedstawienia systemu
6. STRATEGIE EKSPLOATACYJNE. Strategia eksploatacyjna to sposób działania z maszynami, ustalony na podstawie wyników badań naukowych, polegających na osiągnięciu pożądanego stanu w systemie eksploatacji, będącego celem, którego osiągniecie jest zdarzeniem losowym z powodu braku zespołu informacji o warunkach, w których ten stan będzie osiągany. Strategie eksploatacyjne maszyn: a)strategia według resursu (potencjału eksploatacyjnego). Podstawowymi założeniami tej strategii są: -ustalony zakres czynności obsługowych przyporządkowany konkretnej obsłudze, -okresowość realizacji ustalonych obsług i napraw, -hierarchizacja obsług i napraw. Stan techniczny maszyny w chwili t, t należy [to,tk] można opisać następującą zależnością: S(t)=f[to,t,S(to),u(t)], gdzie: S(t)-stan techniczny maszyny w chwili t, S(to)-...w to, u(t)-wymuszenia oddziaływujące na maszynę w przedziale czasu (t-to). Wada: konieczność realizacji obsług i napraw maszyn znajdujących się w różnych stanach technicznych, o stałym zakresie w ściśle określonych terminach. b)Strategia według stanu- polega na ciągłym kontrolowaniu stanów technicznych maszyn i opracowywaniu na tej podstawie informacji diagnostycznych, umożliwiających decydentom różnych szczebli podejmowanie racjonalnych działań w konkretnym systemie eksploatacji i w jego otoczeniu. W systemie tym nie ustala się stałych terminów obsług czy napraw. Wszelkie decyzje o potrzebie ich realizacji podejmuje decydent na podstawie: informacji diagnostycznych, stanach operatorów, stanach otoczenia oraz prognoz dotyczących zmian tych stanów. Dane zbiera podsystem diagnostyczny, a przetwarza je i przygotowuje dla podsystemu decyzyjnego podsystem informatyczny Wada: wysokie koszty projektowania i budowy podsystemów diagnostycznych o wysokim poziomie niezawodności działania oraz wysokie koszty instalowania systemów informatycznych. c)strategia mieszana- rozwiązania, polegając na wyposażeniu systemów eksploatacyjnych, realizujących strategię według resursu, w podsystemy diagnostyczne wspierające racjonalne działania eksploatacyjne z maszynami, nazywane w zależności od zakresu ich zastosowania: -sekwencyjnymi, -quasi-dynamicznymi, -pośrednimi. d)strategia według efektywności- dotyczy takich zdarzeń, gdy relatywne starzenie maszyn wyprzedza ich fizyczne zużycie i gdy maszyny te , chociaż są w stanie zdatności technicznej, są wycofywane z użytkowania na skutek niezadowalającej efektywności lub z powodu niespełnienia kryteriów, które zaczęły obowiązywać (np. bezpieczeństwo, ekonomia i inne). e)strategia według niezawodności- sprowadza się do podejmowania decyzji eksploatacyjnych na podstawie wyników okresowej kontroli poziomu niezawodności maszyn, eksploatowanych aż do wystąpienia zwiększonej intensywności uszkodzeń elementów.
7.DEFINICJA MODELU I ZASADA BUDOWY. Model- to taki dający się pomyśleć lub materialnie zrealizować układ, który odzwierciedlając lub odtwarzając obiekt badań, np. maszynę, zdolny jest zastępować go tak, że jego badanie dostarcza nam nowej informacji o tym obiekcie. Podział modeli: -doświadczalne, -logiczne, -matematyczne, -teoretyczne 8.DEKOMPOZYCJA SYSTEMU. Każdy system można podzielić na podsystemy, czyli systemy usytuowane na niższym poziomie, a każdy podsystem z kolei na jeszcze mniej złożone podsystemy aż do elementarnych podsystemów włącznie. Elementarnym podsystemem (elementem działającym) nazywamy taki podsystem, w którym nie wyodrębniamy już podsystemów niższego poziomu. Wydzielenie podsystemów w systemie upraszcza badanie struktury systemu, czyniąc wyniki analizy strukturalnej bardziej zrozumiałymi. W ogólnym przypadku podział systemu na podsystemy może być przeprowadzony w sposób niejednoznaczny, w dużym stopniu umowny. Ważne jest jednak, aby podsystemy niższego poziomu dekompozycji współdziałające ze sobą wypełniały wszystkie funkcje podsystemów rozmieszczonych na najbliższym wyższym poziomie dekompozycji. W trakcie podziału systemu na podsystemy należy przestrzegać następujących rygorów metody systemowej: -funkcjonalność, -ścisłość, -niezmienność, -zupełność, -rozłączność, -hierarhiczność. Dokonując podziału systemu na podsystemy dekomponujemy również relacje i sprzężenia na bardziej elementarne, jak również ustalamy relację zachodzące pomiędzy podsystemami usytuowanymi na różnych poziomach dekompozycji. 9.DEFINICJA NIEZAWODNOŚCI 1) Niezawodność systemu technicznego jest to jego zdolność do realizacji zadań w określonym przedziale czasu i przy ustalonych poziomach oddziaływań czynników wymuszających. 2) Niezawodność systemu technicznego jest to pdb zrealizowania zadania przez system w określonym przedziale czasu t, t∩(t0, tk) i przy ustalonych poziomach oddziaływania czynników wymuszających. 10.NIEZAWODNOŚĆ ELEMENTÓW NIENAPRAWIALNYCH. Funkcją niezawodności elementów nienaprawialnych nazywamy funkcję: R(t)=P{T≥t}. Zdarzenia {T<t} i {T≥t} są zdarzeniami do siebie przeciwnymi, stąd: R(t)=1-F(t). Z podstawowych własności dystrybuanty zmiennej losowej T wynikają następujące własności funkcji niezawodności R(t): -funkcja R(t) jest funkcją nierosnącą, -funkcja R(t) jest funkcją lewostronnie ciągłą, -lim(t→∞)R(t)=0, natomiast R(0)=1. Zakłada się, że istnieje funkcja f(t) zwana gęstością pdb taka, że: F(t)=C(0,t)f(s)ds. Dla funkcji niezawodności R(t) zachodzi następujący związek: R(t)=C(t,∞)f(s)ds. Dla wszystkich punktów ciągłości funkcji f(t) zachodzi: f(t)=-R'(t)=F'(t).
11.SPOSOBY WYZNACZANIA NIEZAWODNOŚCI ELEMENTÓW NIENAPRAWIALNYCH. Empiryczną funkcją niezawodności nazywamy funkcję o postaci: R^N(t)=[N-n(t)]/N, a empiryczną dystrybuantę zmiennej losowej T określa się jako: F^N(t)=1-RN(t)=[n(t)]/N. Aby wyznaczyć empiryczną funkcję niezawodności dla elementów nienaprawialnych, np. żarówek, należy wybrać losowo z populacji partię próbną o liczności N oraz sprawdzić, czy każdy z N elementów w chwili t=0, tj. w chwili rozpoczęcia badań, znajduje się w stanie zdatności. Następnie załączamy obwód do źródła prądu i odnotowujemy chwilę t0 rozpoczęcia badań. Czas kolejnych uszkodzeń elementów (żarówek) ti, i=1, 2, … N odnotowujemy w tablicy pomiarowej. Na podstawie danych zawartych w tabeli należy obliczyć wartość niezawodności według wzoru: R^(t)=[N-n(t)]/N oraz wartość funkcji zawodności zgodnie z zależnością F(t)=1-R(t). 12.ZDATNOŚĆ. Wyróżniamy dwa zasadnicze pojęcia: -zdatności funkcjonalnej, oznaczającej zdatność do realizowania każdego zadania ze zbioru, które są możliwe do zrealizowania przez maszynę, w wybranej chwili t. Powyższy warunek można zapisać następująco: SZF=(CM,1min<CM,1,t<CM,1… maxCM,nmin<CM,n,t<CM,nmax, CN,1,t=1, … CN,m,t=1) lub SZF={CM,1,t=1, CM,2,t=1, …, CM,n,t=1} -zdatności zadaniowej, oznaczającej zdatność do realizowania zadania zadania w wybranym przedziale czasu ∆t lub innej wielkości. Oznacza to, że wartość niektórych cech nieistotnych nieistotnych punktu widzenia realizowanych zadań mogą nie spełniać ustalonych kryteriów. Powyższy warunek można zapisać następująco: SZZ={CM,1,t=1, CM,2,t=0, …, CM,n,t=1}. 13.USZKODZENIE to zdarzenie polegające na utracie możliwości realizacji zadania, to znaczy utracie stanu zdatności. Uszkodzenie maszyny to niemożliwość lub ograniczenie możliwości zrealizowania wyznaczonego zadania w przedziale czasu ∆t ze zbioru zadań, które są możliwe do zrealizowania przez tę maszynę. 14.STAN ZDATNOŚĆI MASZYNY to stan, w którym maszyna może realizować funkcje zgodne z wymaganiami sformułowanymi w dokumentacji technicznej. 15.STAN SYSTEMU w danej chwili t wyznacza zbiór chwilowych wartości zmiennych (cech) systemu jako całości, uznanych za istotne dla danego problemu i występujących w sposób jawny w matematycznym opisie systemu.
16. ZUŻYCIE PRZEZ FRETTING. Fretting zwany zużyciem cierno-korozyjnym to proces niszczenia warstwy wierzchniej polegający na powstawaniu miejscowych ubytków materiału w elementach maszyn poddanych działaniu drgań lub niewielkich poślizgów powstających w wyniku realizacji przez te elementy ruch postępowo-zwrotnego lub ich przemieszczania się pod wpływem cyklicznych oraz intensywnego korozyjnego oddziaływania środowiska. Charakterystyczne dla tego rodzaju zużycia, jest to, że prędkość względna współpracujących elementów jest znacznie mniejsza niż w przypadku innych form zużycia oraz to, że powierzchnie, z reguły, stykają się podczas całego okresu współpracy. Utrudnia to w znacznej mierze wydostanie się produktów zużycia ze strefy styku (połączenia „spoczynkowego”). Przyczyną bezpośrednią występowania frettingu jest oddziaływanie mechaniczne współpracujących elementów. Powoduje ono zrywanie warstewek tlenków z powierzchni elementów i odkrywanie czystego i odkształconego metalu, który utlenia się bardzo szybko w czasie trwania połowy cyklu. W czasie trwania drugiej połowy cyklu powstała warstwa tlenków jest ścierania. Oddzielone produkty utleniania oraz cząsteczki powstające w wyniku oddziaływań mechanicznych elementów stają się ścierniwem, które intensyfikuje proces niszczenia warstwy wierzchniej. Na zużycie przez fretting narażone są najczęściej koła zębate i łożyska toczne, występuje ono także w niektórych połączeniach rozłącznych i nierozłącznych (sworznie, łby śrub i nitów, elementy ciasno pasowane). Fretting również powoduje niszczenie sprężyn zawieszenia, zwrotnic układów kierowniczych, wirników nośnych o przestawianych łopatkach, styków elektrycznych i wielu części urządzeń wibracyjnych. Wpływ na zużycie przez fretting mają przede wszystkim właściwości materiałów skojarzonych. Odpowiednia twardość oraz chropowatość warstwy wierzchniej elementów zwiększają odporność na to zużycie. Istotny wpływ na zużycie mają wartości parametrów ruchu drgającego, a w szczególności liczba cykli, amplituda i częstotliwość drgań oraz rodzaj i wartość wymuszeń, jakim podlegają węzły konstrukcyjne maszyn. Przeciwdziałanie zużyciu przez fretting: Wyróżnia się następujące sposoby zapobiegania zużyciu przez fretting: -całkowite oddzielenie stykających się powierzchni (np. przez zastosowanie odpowiednich powłok), -wykluczenie możliwości wzajemnych mikroprzesunięć stykających się elementów, -zmniejszenie przesunięć przez odpowiednie ukształtowanie węzła konstrukcyjnego, -zmianę chropowatości powierzchni współpracujących elementów, -zmniejszenie siły tarcia przez zastosowanie niskociernych pokryć z metali o małej wytrzymałości na ścinanie (np. Pb), -wytworzenie w warstwach wierzchnich stykających się elementów ściskających naprężeń własnych za pomocą dogniatania, -odpowiedni dobór materiałów elementów współpracujących (np., twarde i utwardzane stale).
POZOSTAŁE Eksploatacją nazywamy wszelkie działania, dotyczące maszyny od chwili jej wytworzenia do chwili likwidacji, decydujące o efektywności i skuteczności jej zastosowania oraz możliwościach realizacji celów przez tę maszynę, dla których została ona zaprojektowana i wyprodukowana. Jakość eksploatacyjna to zbiór wyznaczonych, istotnych z wybranych punktów widzenia cech, których ukształtowane w fazie projektowania i wytwarzania wartości wyznaczają rzeczywisty stopień spełniania aktualnych wymagań odbiorcy. Podatnością eksploatacyjną maszyny nazywamy podzbiór cech, o założonych poziomach wartości, wyznaczających stopień przystosowania maszyny do eksploatacji, w ustalonych warunkach ogólnych, zdeterminowanych przez cechy systemu eksploatacji i cechy jej otoczenia. Maszyny są to urządzenia techniczne przeznaczone do praktycznego realizowania procesu transformowania. Jeżeli przedmiotem transformowania jest jedynie zasilania (energia) to mamy do czynienia z maszynami energetycznymi, natomiast gdy transformowaniu podlega głównie informacja, wówczas mamy do czynienia z maszynami informacyjnymi. Cechy krytyczne - to takie cechy, dla których przekroczenie wartości poza dopuszczalny podział ich tolerancji powoduje istotne zmniejszenie efektywności funkcjonowania maszyny i może spowodować jej zniszczenie oraz stwarza zagrożenie człowiekowi i jej otoczeniu. Cechy ważne - to takie cechy, których zmiana wartości poza ustalone granice powoduje obniżenie efektywności funkcjonowania maszyny oraz stwarza zagrożenie jej zniszczenia. Cechy mało ważne - to takie cechy, których zmiany wartości poza ustalone granice powoduje dopuszczalne zmniejszenie efektywności działania maszyny. Cechy pomijalne - to cech nieistotne ze względu na wpływ zmian ich wartości na ocenę procesu eksploatacji maszyny. Element nienaprawialny systemu to taki jego podsystem, który nie podlega dalszemu podziałowi (dekompozycji), z punktu widzenia celu badania, a badanie jego niezawodności jest realizowane niezależnie od badania niezawodności systemu. Element ten pracuje tylko do pierwszego uszkodzenia, a mojego zaistnieniu zostaje wymieniony na nowy, zdatny element. Trwałość elementu nienaprawialnego. Wartością średnią zmiennej losowej T, tzw. czasu poprawnej pracy elementu, nazywamy wartość całki (jeśli istnieje) określoną wzorem: ET=C(t,∞)t f(t) dt i nazywamy trwałością elementu.
Rodzaje struktur niezawodnościowych: -struktura szeregowa - charakteryzuje taki system, w którym do zdatności całkowitego systemu wymagana jest zdatność wszystkich elementów. System o strukturze szeregowej jest w stanie niezdatności, jeśli choćby jeden z jego elementów jest w stanie niezdatności; -struktura równoległa - charakteryzuje taki system, w którym do zdatności całego systemu wymagana jest zdatność przynajmniej jednego elementu. System o strukturze równoległej jest w stanie niezdatności, jeśli wszystkie elementy są w stanie niezdatności; -struktura szeregowo-równoległa - jest kombinacją powyżej omówionych struktur. Diagnozowanie jest to proces, którego realizacja umożliwia wyznaczenie stanu maszyny w chwili t0, to znaczy w chwili dokonywania pomiaru. Wynikiem diagnozowania jest diagnoza stanu tej maszyny. Monitorowanie jest ciągłym lub dyskretnym diagnozowaniem stanu maszyny. Generowanie jest to ustalenie ciągu stanów maszyny, które zaistniały w chwilach poprzedzających chwilę t0, tzn. chwilę badania maszyny. Inaczej, jest to chronologiczne odtwarzanie zaistniałych w przeszłości stanów maszyny w ustalonym przedziale czasu ∆t. Błąd ludzki definiuje się jako zachowanie sterujące lub diagnostyczne, którego efekt wykracza poza dopuszczalne w danej sytuacji pole
tolerancji.
11.SPOSOBY WYZNACZANIA NIEZAWODNOŚCI ELEMENTÓW NIENAPRAWIALNYCH. Empiryczną funkcją niezawodności nazywamy funkcję o postaci: R^N(t)=[N-n(t)]/N, a empiryczną dystrybuantę zmiennej losowej T określa się jako: F^N(t)=1-RN(t)=[n(t)]/N. Aby wyznaczyć empiryczną funkcję niezawodności dla elementów nienaprawialnych, np. żarówek, należy wybrać losowo z populacji partię próbną o liczności N oraz sprawdzić, czy każdy z N elementów w chwili t=0, tj. w chwili rozpoczęcia badań, znajduje się w stanie zdatności. Następnie załączamy obwód do źródła prądu i odnotowujemy chwilę t0 rozpoczęcia badań. Czas kolejnych uszkodzeń elementów (żarówek) ti, i=1, 2, … N odnotowujemy w tablicy pomiarowej. Na podstawie danych zawartych w tabeli należy obliczyć wartość niezawodności według wzoru: R^(t)=[N-n(t)]/N oraz wartość funkcji zawodności zgodnie z zależnością F(t)=1-R(t). 12.ZDATNOŚĆ. Wyróżniamy dwa zasadnicze pojęcia: -zdatności funkcjonalnej, oznaczającej zdatność do realizowania każdego zadania ze zbioru, które są możliwe do zrealizowania przez maszynę, w wybranej chwili t. Powyższy warunek można zapisać następująco: SZF=(CM,1min<CM,1,t<CM,1… maxCM,nmin<CM,n,t<CM,nmax, CN,1,t=1, … CN,m,t=1) lub SZF={CM,1,t=1, CM,2,t=1, …, CM,n,t=1} -zdatności zadaniowej, oznaczającej zdatność do realizowania zadania zadania w wybranym przedziale czasu ∆t lub innej wielkości. Oznacza to, że wartość niektórych cech nieistotnych nieistotnych punktu widzenia realizowanych zadań mogą nie spełniać ustalonych kryteriów. Powyższy warunek można zapisać następująco: SZZ={CM,1,t=1, CM,2,t=0, …, CM,n,t=1}. 13.USZKODZENIE to zdarzenie polegające na utracie możliwości realizacji zadania, to znaczy utracie stanu zdatności. Uszkodzenie maszyny to niemożliwość lub ograniczenie możliwości zrealizowania wyznaczonego zadania w przedziale czasu ∆t ze zbioru zadań, które są możliwe do zrealizowania przez tę maszynę. 14.STAN ZDATNOŚĆI MASZYNY to stan, w którym maszyna może realizować funkcje zgodne z wymaganiami sformułowanymi w dokumentacji technicznej. 15.STAN SYSTEMU w danej chwili t wyznacza zbiór chwilowych wartości zmiennych (cech) systemu jako całości, uznanych za istotne dla danego problemu i występujących w sposób jawny w matematycznym opisie systemu.
1. POJĘCIE SYSTEMU - RELACJE SYSTEMOTWÓRCZE. System jest trójką uporządkowaną <E,R,Ø>, składającą się ze zbioru elementów E, ciągu R, określonego jako relacja na elementach zbioru E i zbioru celów Ø, realizowanych przez system. E- nazywa się zbiorem elementów, R- jego strukturą a Ø- funkcją celów. Struktura systemu R jest to ciąg relacji <R1, R2, ..., RN>, określonych na zbiorze elementów systemu E={ei}, i=1,n (w), którego składnikami są relacje od jedno- do wieloczłonowych, umożliwiających racjonalną realizację zadań systemu. Relacje te zapisujemy jako: ExEx...xE=E^(j), j=1,N(w). Dla j=1 mówimy o relacjach jednoczłonowych wyrażające własności indywidualnych elementów, co oznacza, że relacja ta jest utożsamiana z cechą, której posiadanie przez element powoduje zaliczenie go do zbioru elementów systemu E. Relacja ta nazwana jest relacją systemotwórczą. Relacja systemotwórcza- relacja, której odpowiednie sformułowanie umożliwia dokonanie wyboru z fragmentu rzeczywistości tych i tylko tych elementów, które posiadają cechę wspólną dla elementów tworzących zbiór systemu, a opisaną w relacji systemotwórczej Przykład: w przypadku samochodu, RS definiujemy „być takim elementem obiektu badań, który wywiera wpływ na zużycie paliwa przez ten obiekt” i zapisujemy: ESR(a)=ê{(e należy do EOT)^(aRe)}, gdzie: ESR(a)- zbiór elementów budowanego systemu, utworzonego przez relację systemotwórczą R(a), posiadających cechę a, e- element obiektu badań posiadających cechę a, EOT- zbiór elementów obiektu badań. Relacja systemotwórcza R umożliwia dokonanie wyboru ze zbioru elementów obiektu badań EOT tylko tych elementów, które posiadają cechę a i utworzenie z nich podzbioru elementów badanego systemu ESR(a). 2. SYSTEM EKSPLOATACJI - ELEMENTY SKŁADOWE. Systemy eksploatacji maszyn są systemami rzeczywistymi, w których realizowane są procesy sterowane, będące składowymi procesu eksploatacji, dotyczące maszyn w fazie ich eksploatacji. Racjonalność działania tych systemów decyduje o efektywności zastosowania maszyn i możliwościach realizacji przez te maszyny wytyczonych celów. Są to systemy celowościowe typu <C-M>, działające w pewnym otoczeniu O. Systemy te należą do klasy systemów działaniowych. Posiadają następujące cechy: -składają się z podsystemów różnych klas i same są systemami w nadsystemie, zawierającym wiele innych systemów działania, -są systemami względnie odosobnionymi, tzn. powiązanymi z otoczeniem tylko przez określone wejścia i wyjścia, -prawidłowość ich działania ma istotny wpływ na prawidłowość działania nadsystemu, którego są elementami składowymi, -struktury ich są z reguły strukturami hierarchicznymi. W systemach tych można wyodrębnić pięć jakościowo odmiennych składników: -podmioty pracy (kierownik i pracownicy), -obiekty techniczne (maszyny, urządzenia, budynki, itp.), -materiały (surowce, części wymienne, odpady, itp.), -energie, -informacje rozumiane jako wszelka treść, która jest przekazywana w czasie lub w przestrzeni od nadawcy do odbiorcy.
Rodzaje struktur niezawodnościowych: -struktura szeregowa - charakteryzuje taki system, w którym do zdatności całkowitego systemu wymagana jest zdatność wszystkich elementów. System o strukturze szeregowej jest w stanie niezdatności, jeśli choćby jeden z jego elementów jest w stanie niezdatności; -struktura równoległa - charakteryzuje taki system, w którym do zdatności całego systemu wymagana jest zdatność przynajmniej jednego elementu. System o strukturze równoległej jest w stanie niezdatności, jeśli wszystkie elementy są w stanie niezdatności; -struktura szeregowo-równoległa - jest kombinacją powyżej omówionych struktur. Diagnozowanie jest to proces, którego realizacja umożliwia wyznaczenie stanu maszyny w chwili t0, to znaczy w chwili dokonywania pomiaru. Wynikiem diagnozowania jest diagnoza stanu tej maszyny. Monitorowanie jest ciągłym lub dyskretnym diagnozowaniem stanu maszyny. Generowanie jest to ustalenie ciągu stanów maszyny, które zaistniały w chwilach poprzedzających chwilę t0, tzn. chwilę badania maszyny. Inaczej, jest to chronologiczne odtwarzanie zaistniałych w przeszłości stanów maszyny w ustalonym przedziale czasu ∆t. Błąd ludzki definiuje się jako zachowanie sterujące lub diagnostyczne, którego efekt wykracza poza dopuszczalne w danej sytuacji pole
tolerancji.
6. STRATEGIE EKSPLOATACYJNE. Strategia eksploatacyjna to sposób działania z maszynami, ustalony na podstawie wyników badań naukowych, polegających na osiągnięciu pożądanego stanu w systemie eksploatacji, będącego celem, którego osiągniecie jest zdarzeniem losowym z powodu braku zespołu informacji o warunkach, w których ten stan będzie osiągany. Strategie eksploatacyjne maszyn: a)strategia według resursu (potencjału eksploatacyjnego). Podstawowymi założeniami tej strategii są: -ustalony zakres czynności obsługowych przyporządkowany konkretnej obsłudze, -okresowość realizacji ustalonych obsług i napraw, -hierarchizacja obsług i napraw. Stan techniczny maszyny w chwili t, t należy [to,tk] można opisać następującą zależnością: S(t)=f[to,t,S(to),u(t)], gdzie: S(t)-stan techniczny maszyny w chwili t, S(to)-...w to, u(t)-wymuszenia oddziaływujące na maszynę w przedziale czasu (t-to). Wada: konieczność realizacji obsług i napraw maszyn znajdujących się w różnych stanach technicznych, o stałym zakresie w ściśle określonych terminach. b)Strategia według stanu- polega na ciągłym kontrolowaniu stanów technicznych maszyn i opracowywaniu na tej podstawie informacji diagnostycznych, umożliwiających decydentom różnych szczebli podejmowanie racjonalnych działań w konkretnym systemie eksploatacji i w jego otoczeniu. W systemie tym nie ustala się stałych terminów obsług czy napraw. Wszelkie decyzje o potrzebie ich realizacji podejmuje decydent na podstawie: informacji diagnostycznych, stanach operatorów, stanach otoczenia oraz prognoz dotyczących zmian tych stanów. Dane zbiera podsystem diagnostyczny, a przetwarza je i przygotowuje dla podsystemu decyzyjnego podsystem informatyczny Wada: wysokie koszty projektowania i budowy podsystemów diagnostycznych o wysokim poziomie niezawodności działania oraz wysokie koszty instalowania systemów informatycznych. c)strategia mieszana- rozwiązania, polegając na wyposażeniu systemów eksploatacyjnych, realizujących strategię według resursu, w podsystemy diagnostyczne wspierające racjonalne działania eksploatacyjne z maszynami, nazywane w zależności od zakresu ich zastosowania: -sekwencyjnymi, -quasi-dynamicznymi, -pośrednimi. d)strategia według efektywności- dotyczy takich zdarzeń, gdy relatywne starzenie maszyn wyprzedza ich fizyczne zużycie i gdy maszyny te , chociaż są w stanie zdatności technicznej, są wycofywane z użytkowania na skutek niezadowalającej efektywności lub z powodu niespełnienia kryteriów, które zaczęły obowiązywać (np. bezpieczeństwo, ekonomia i inne). e)strategia według niezawodności- sprowadza się do podejmowania decyzji eksploatacyjnych na podstawie wyników okresowej kontroli poziomu niezawodności maszyn, eksploatowanych aż do wystąpienia zwiększonej intensywności uszkodzeń elementów.
POZOSTAŁE Eksploatacją nazywamy wszelkie działania, dotyczące maszyny od chwili jej wytworzenia do chwili likwidacji, decydujące o efektywności i skuteczności jej zastosowania oraz możliwościach realizacji celów przez tę maszynę, dla których została ona zaprojektowana i wyprodukowana. Jakość eksploatacyjna to zbiór wyznaczonych, istotnych z wybranych punktów widzenia cech, których ukształtowane w fazie projektowania i wytwarzania wartości wyznaczają rzeczywisty stopień spełniania aktualnych wymagań odbiorcy. Podatnością eksploatacyjną maszyny nazywamy podzbiór cech, o założonych poziomach wartości, wyznaczających stopień przystosowania maszyny do eksploatacji, w ustalonych warunkach ogólnych, zdeterminowanych przez cechy systemu eksploatacji i cechy jej otoczenia. Maszyny są to urządzenia techniczne przeznaczone do praktycznego realizowania procesu transformowania. Jeżeli przedmiotem transformowania jest jedynie zasilania (energia) to mamy do czynienia z maszynami energetycznymi, natomiast gdy transformowaniu podlega głównie informacja, wówczas mamy do czynienia z maszynami informacyjnymi. Cechy krytyczne - to takie cechy, dla których przekroczenie wartości poza dopuszczalny podział ich tolerancji powoduje istotne zmniejszenie efektywności funkcjonowania maszyny i może spowodować jej zniszczenie oraz stwarza zagrożenie człowiekowi i jej otoczeniu. Cechy ważne - to takie cechy, których zmiana wartości poza ustalone granice powoduje obniżenie efektywności funkcjonowania maszyny oraz stwarza zagrożenie jej zniszczenia. Cechy mało ważne - to takie cechy, których zmiany wartości poza ustalone granice powoduje dopuszczalne zmniejszenie efektywności działania maszyny. Cechy pomijalne - to cech nieistotne ze względu na wpływ zmian ich wartości na ocenę procesu eksploatacji maszyny. Element nienaprawialny systemu to taki jego podsystem, który nie podlega dalszemu podziałowi (dekompozycji), z punktu widzenia celu badania, a badanie jego niezawodności jest realizowane niezależnie od badania niezawodności systemu. Element ten pracuje tylko do pierwszego uszkodzenia, a mojego zaistnieniu zostaje wymieniony na nowy, zdatny element. Trwałość elementu nienaprawialnego. Wartością średnią zmiennej losowej T, tzw. czasu poprawnej pracy elementu, nazywamy wartość całki (jeśli istnieje) określoną wzorem: ET=C(t,∞)t f(t) dt i nazywamy trwałością elementu.
3. PROCES EKSPLOATACJI. To ogół procesów dotyczących maszyn w fazie ich eksploatacji. Faza ta to przedział czasu zawarty między chwilą wytworzenia tych maszyn a chwilą realizacji decyzji o ich likwidacji. W procesie eksploatacji można wyróżnić zbiór procesów sterowanych, składający się z procesów: a)przygotowania maszyn do użytkowania- zakończenie produkcji maszyn powoduje zmianę fazy, w której one się znajdowały, tj. fazy wytwarzania na wstępną fazę eksploatacji, w której realizowane jest transportowanie maszyn, ich przechowywanie, a następnie instalowanie, b)użytkowania maszyn- jest sekwencją nastęujących procesów: -precyzowania zadań, -planowania realizacji zadań, -projektowania podsystemów realizujących założone cele, -przygotowywania działań, -pobudzania do działań, -realizacji działań podstawowych wraz z ich nadzorowaniem, -kontrolowania wyników, koordynowania działań, -przechowywania wytworów, -kontaktowania się z otoczeniem, c)zapewnienia zdatności: -procesy obsługiwania maszyn, -procesy odnowy maszyn, d)logistycznych, e)likwidowania maszyn- efektem jest jej sprzedaż, całkowity lub częściowy demontaż oraz weryfikacja elementów i zespołów, f)wspomagających sterowania: -procesy diagnostyczne, -procesy badawcze (badania eksploatacyjne, specjalistyczne, prototypów maszyn, przyspieszone lub skrócone, symulacyjne); oraz zbiór procesów niesterowanych, tzw. destrukcyjnych, będących procesami tribologicznego zużywania się i starzenia elementów maszyn. 4.DIAGNOSTYKA - ISTOTA DIAGNOSTYKI TECHNICZNEJ. Diagnostyka jest nauką o procesach i metodach uzyskiwania informacji o obiekcie i jego otoczeniu (a w nim również o człowieku) oraz o relacjach (oddziaływaniach) zachodzących między nimi. Diagnostyka techniczna maszyn- jest wybranym obszarem tej nauki dotyczącej środków i sposobów rozpoznawania stanu działającej maszyny na podstawie obserwacji skutków jej działania, tzn. na podstawie badań prowadzonych technikami bezinwazyjnymi (bez demontażu) celem uzyskania (wyznaczenia) diagnozy. Istota diagnostyki technicznej. Aby wyznaczyć stan maszyny lub procesu należy dokonać wyboru wielkości fizycznych, za pomocą których opisujemy ten stan, a następnie pomierzyć ich wartości w danej chwili t, t należy [to,tk]. Przy tym należy rozwiązać następujące problemy: które wielkości fizyczne mogą być wykorzystane w pomiarach diagnostycznych; gdzie można lokalizować czujniki celem pomiaru ich wartości oraz jakie są warunki skuteczności informacyjnej pomiaru. Ciąg dalszy na następnym żelu
7.DEFINICJA MODELU I ZASADA BUDOWY. Model- to taki dający się pomyśleć lub materialnie zrealizować układ, który odzwierciedlając lub odtwarzając obiekt badań, np. maszynę, zdolny jest zastępować go tak, że jego badanie dostarcza nam nowej informacji o tym obiekcie. Podział modeli: -doświadczalne, -logiczne, -matematyczne, -teoretyczne 8.DEKOMPOZYCJA SYSTEMU. Każdy system można podzielić na podsystemy, czyli systemy usytuowane na niższym poziomie, a każdy podsystem z kolei na jeszcze mniej złożone podsystemy aż do elementarnych podsystemów włącznie. Elementarnym podsystemem (elementem działającym) nazywamy taki podsystem, w którym nie wyodrębniamy już podsystemów niższego poziomu. Wydzielenie podsystemów w systemie upraszcza badanie struktury systemu, czyniąc wyniki analizy strukturalnej bardziej zrozumiałymi. W ogólnym przypadku podział systemu na podsystemy może być przeprowadzony w sposób niejednoznaczny, w dużym stopniu umowny. Ważne jest jednak, aby podsystemy niższego poziomu dekompozycji współdziałające ze sobą wypełniały wszystkie funkcje podsystemów rozmieszczonych na najbliższym wyższym poziomie dekompozycji. W trakcie podziału systemu na podsystemy należy przestrzegać następujących rygorów metody systemowej: -funkcjonalność, -ścisłość, -niezmienność, -zupełność, -rozłączność, -hierarhiczność. Dokonując podziału systemu na podsystemy dekomponujemy również relacje i sprzężenia na bardziej elementarne, jak również ustalamy relację zachodzące pomiędzy podsystemami usytuowanymi na różnych poziomach dekompozycji. 9.DEFINICJA NIEZAWODNOŚCI 1) Niezawodność systemu technicznego jest to jego zdolność do realizacji zadań w określonym przedziale czasu i przy ustalonych poziomach oddziaływań czynników wymuszających. 2) Niezawodność systemu technicznego jest to pdb zrealizowania zadania przez system w określonym przedziale czasu t, t∩(t0, tk) i przy ustalonych poziomach oddziaływania czynników wymuszających. 10.NIEZAWODNOŚĆ ELEMENTÓW NIENAPRAWIALNYCH. Funkcją niezawodności elementów nienaprawialnych nazywamy funkcję: R(t)=P{T≥t}. Zdarzenia {T<t} i {T≥t} są zdarzeniami do siebie przeciwnymi, stąd: R(t)=1-F(t). Z podstawowych własności dystrybuanty zmiennej losowej T wynikają następujące własności funkcji niezawodności R(t): -funkcja R(t) jest funkcją nierosnącą, -funkcja R(t) jest funkcją lewostronnie ciągłą, -lim(t→∞)R(t)=0, natomiast R(0)=1. Zakłada się, że istnieje funkcja f(t) zwana gęstością pdb taka, że: F(t)=C(0,t)f(s)ds. Dla funkcji niezawodności R(t) zachodzi następujący związek: R(t)=C(t,∞)f(s)ds. Dla wszystkich punktów ciągłości funkcji f(t) zachodzi: f(t)=-R'(t)=F'(t).
16. ZUŻYCIE PRZEZ FRETTING. Fretting zwany zużyciem cierno-korozyjnym to proces niszczenia warstwy wierzchniej polegający na powstawaniu miejscowych ubytków materiału w elementach maszyn poddanych działaniu drgań lub niewielkich poślizgów powstających w wyniku realizacji przez te elementy ruch postępowo-zwrotnego lub ich przemieszczania się pod wpływem cyklicznych oraz intensywnego korozyjnego oddziaływania środowiska. Charakterystyczne dla tego rodzaju zużycia, jest to, że prędkość względna współpracujących elementów jest znacznie mniejsza niż w przypadku innych form zużycia oraz to, że powierzchnie, z reguły, stykają się podczas całego okresu współpracy. Utrudnia to w znacznej mierze wydostanie się produktów zużycia ze strefy styku (połączenia „spoczynkowego”). Przyczyną bezpośrednią występowania frettingu jest oddziaływanie mechaniczne współpracujących elementów. Powoduje ono zrywanie warstewek tlenków z powierzchni elementów i odkrywanie czystego i odkształconego metalu, który utlenia się bardzo szybko w czasie trwania połowy cyklu. W czasie trwania drugiej połowy cyklu powstała warstwa tlenków jest ścierania. Oddzielone produkty utleniania oraz cząsteczki powstające w wyniku oddziaływań mechanicznych elementów stają się ścierniwem, które intensyfikuje proces niszczenia warstwy wierzchniej. Na zużycie przez fretting narażone są najczęściej koła zębate i łożyska toczne, występuje ono także w niektórych połączeniach rozłącznych i nierozłącznych (sworznie, łby śrub i nitów, elementy ciasno pasowane). Fretting również powoduje niszczenie sprężyn zawieszenia, zwrotnic układów kierowniczych, wirników nośnych o przestawianych łopatkach, styków elektrycznych i wielu części urządzeń wibracyjnych. Wpływ na zużycie przez fretting mają przede wszystkim właściwości materiałów skojarzonych. Odpowiednia twardość oraz chropowatość warstwy wierzchniej elementów zwiększają odporność na to zużycie. Istotny wpływ na zużycie mają wartości parametrów ruchu drgającego, a w szczególności liczba cykli, amplituda i częstotliwość drgań oraz rodzaj i wartość wymuszeń, jakim podlegają węzły konstrukcyjne maszyn. Przeciwdziałanie zużyciu przez fretting: Wyróżnia się następujące sposoby zapobiegania zużyciu przez fretting: -całkowite oddzielenie stykających się powierzchni (np. przez zastosowanie odpowiednich powłok), -wykluczenie możliwości wzajemnych mikroprzesunięć stykających się elementów, -zmniejszenie przesunięć przez odpowiednie ukształtowanie węzła konstrukcyjnego, -zmianę chropowatości powierzchni współpracujących elementów, -zmniejszenie siły tarcia przez zastosowanie niskociernych pokryć z metali o małej wytrzymałości na ścinanie (np. Pb), -wytworzenie w warstwach wierzchnich stykających się elementów ściskających naprężeń własnych za pomocą dogniatania, -odpowiedni dobór materiałów elementów współpracujących (np., twarde i utwardzane stale).
Najważniejszy warunek jaki musi spełniać wielkość fizyczna , aby można ją było uznać za podstawę do wyznaczania stanu maszyny (procesu) to możliwość istnienia zależności między zmianą wartości tej wielkości a zmianą stanu maszyny. Między stanem maszyny w danej chwili t a opisującą ten stan wartością zmiennej musi istnieć następująca relacja wynikania (implikacja): „jeżeli maszyna znajduje się w stanie A, to wielkość fizyczna przyjmuje wartość B”. Relacja przyczynowo-skutkowa: S=O(X,E)+Z, gdzie: S-wektor sygnału, X-wektor stanu maszyny, E-wektor sterowania maszyny, Z- wektor zakłóceń, O- operator przyporządkowania. Procesy, opisywane przez zmienne służące do oceny stanu maszyny dzielimy na: -robocze, wynikające bezpośrednio z realizacji funkcji użytecznych maszyny, np. spalanie paliwa, -towarzyszące, generowane przez procesy robocze, np. drgania. (rysunek z wykładu: oś pozioma t, 3 p-y G(to-Δt), D(to), P(to+Δt), G-geneza, P-prognoza). 5.CEL I ZASADY BUDOWY SYSTEMU. Cele systemów. Budując system, tzn. opisując interesujący nas fragment rzeczywistości z pewnego wybranego punktu widzenia w postaci systemu, mamy na uwadze to, aby system ten posiadał właściwości umożliwiające rozwiązanie problemu, dla którego podjęto się jego budowy. Spojrzenie całościowe to skupienie uwagi na tych składnikach fragmentu rzeczywistości i ich współzależnościach, które są istotne z przyjętego punktu widzenia. Punktem wyjściowym rozważań są pożądane właściwości systemu, które nazywamy jego celami zadaniowymi. Z tego też powodu systemy te nazywamy systemami celowościowymi. Właściwe ustalenie celów systemów jest równoznaczne z właściwym postawieniem problemu. Celem systemu jest z reguły osiągnięcie jednego (lub kilku) z celów obiektu, na którym został zbudowany. Budowa systemu. Celem budowy systemu jest uchwycenie tych czynników z rzeczywistego świata, do których przywiązujemy wagę z punktu widzenia rozwiązania postawionego problemu. Z charakteru problemu wynika aspekt, punkt widzenia umożliwiający nam zredukowanie różnorodnych czynników rzeczywistości tylko do określonych cech. Budowa systemu w ramach obiektywnej rzeczywistości oznacza, że rozpoczynamy systematyczne poszukiwanie i ustalanie ilościowego charakteru zjawisk i prawidłowości. Takie ustalenie oznacza, że wyróżnia się pewne wielkości charakteryzujące rzeczywistość i w wyniku eksperymentów ustala się związki pomiędzy tymi wielkościami, wyrażone w postaci odpowiednich wzorów, tabel, wykresów itd. Zbudowanie systemu oraz jego przedstawienie wymaga realizacji następujących zadań: -zdefiniowania obiektu badań (fragmentu rzeczywistości), zbadania zachowania się obiektu, względnie jego działania, -wyznaczenie zbioru celów, który rozpatrywany obiekt ma realizować, -sformułowania celu systemu w oparciu o cel badań obiektu oraz sprawdzenie prawidłowości jego sformułowania, -wyboru elementów systemu, -wyboru elementów otoczenia systemu, -wyboru istotnych sprzężeń miedzy elementami systemu, -wyboru istotnych sprzężeń systemu z jego otoczeniem, -wyboru sposobu przedstawienia systemu