EKSPLOATACJA SYSTEMÓW TECHNICZNYCH

Model procesu zaspokajania potrzeb:

System - jest to układ relacji przekształceń i relacji sprzężeń w zdefiniowanym zbiorze elementów. Potocznie system jest to sposób opisu, ujęcia rzeczywistości.

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

Podsystem użytkowania - obejmuje działania związane z wykorzystaniem obiektu zgodnie z przeznaczeniem.

Podsystem obsługiwania - obejmuje działania związane z utrzymaniem obiektu w stanie zdatności oraz przywracanie obiektu do stanu zdatności np. przeglądy, konserwacja.

Maintenance - (konserwacja) - utrzymanie ruchu

Główne cele formułowane w sferze eksploatacji:

• wydłużanie czasu efektywnej pracy obiektu

• skracanie czasu odnawiania zdatności eksploatacyjnej przy jednoczesnym ulepszeniu jakości odnawiania

• zwiększanie trwałości i niezawodności obiektów technicznych

• zmniejszanie zużycia materiałów eksploatacyjnych

• optymalizacja gospodarki częściami zamiennymi

• optymalizacja w systemie technicznym, najlepsze wykorzystanie informacji

• kształcenie specjalistów w zakresie eksploatacji

• polepszanie bezpieczeństwa pracy pracowników

Obiekt eksploatacji ( obiekt techniczny, urządzenie ) - dowolny prosty lub złożony układ stanowiący przedmiot rozważań określonego problemu. Charakteryzuje się on następującymi cechami:

1. jest produktem uzyskanym przez człowieka z materii nieożywionej

2. posiada określone przeznaczenie

3. ma skończoną trwałość, ulega uszkodzeniom i wymaga obsługiwania

4. może być ulepszany

5. może szkodzić człowiekowi i środowisku

Maszyna - definiowana przez dyrektywę 98/37/WE to:

1. zespół sprzężonych elementów lub części składowych, z których przynajmniej jeden jest ruchomy, wraz z odpowiednimi elementami uruchamiającymi sterowanie i zasilanie połączonych wspólnie w celu określonego zastosowania w szczególności do przetwarzania, obróbki, przemieszczania lub podawania

2. zespół maszyn, które w celu osiągnięcie wspólnego efektu końcowego zostały zestawione i są sterowane w taki sposób, aby działały jako zintegrowana całość

3. wymienne wyposażenie modyfikujące funkcje maszyny, które jest wprowadzane do użytku w celu zamontowania w maszynie lub szeregu maszyn, o ile wyposażenie to nie stanowi części zamienne lub narzędzie

OPIS MODELOWY

Model - realnie istniejący lub wyobrażony obraz zastępujący badany system naturalny. Wyróżnia się dwa rodzaje modeli:

• nominalny - układ założeń przyjmowanych w danej dziedzinie w celu ułatwienia lub umożliwienia rozwiązania danego problemu badawczego

• realny - przedmiot lub układ przedmiotów spełniający założenia danej teorii .

MODELE OBIEKTÓW EKSPLOTACJI

1. 
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   Strukturalne - ukazują powiązanie i lokalizację geometryczną wyróżnionych elementów obiektu. Przykład:

2. Funkcjonalne - ukazują funkcje obiektów oraz wpływ wyróżnionych elementów na poszczególne funkcje wykonywane przez obiekt. Przykład:

Funkcja

Funkcja 1 Funkcja 2 Funkcja 3 Funkcja 4

Podfunkcja 2-1 Podfunkcja 2-2 Podfunkcja 2-3 Podfunkcja 3-1 Podfunkcja 3-2

3. Systemowe - ukazują powiązanie między elementami jak również ich funkcje.

Model szeregowy:

Model równoległy:

Model mostkowy:

Model k z N:

Cecha - pewna wielkość charakteryzująca dany obiekt lub sytuację. Posiada atrybut i wartość.

X = < atrybut ; wartość > X = < A ; O ; V >

Np. kartka

X = < kolor ; biały > X = < kartka ; kolor ; biały >

Własność - cecha lub grupa cech odnoszących się do danego obiektu.

Właściwość - cecha lub grupa cech odnoszących się do oddziaływania obiektu z szeroko rozumianym otoczeniem.

Zbiór najważniejszych cech eksploatacyjnych obejmuje:

2. stan techniczny

3. niezawodność

4. jakość

5. funkcjonalność

6. efektywność

7. obsługiwalność

8. diagnozowalność

STAN OBIEKTU EKSPLOATACJI

Stan techniczny to zbiór cech stanu opisujących obiekt w danym okresie czasu.

Stan techniczny obiektu jest to przypisana do określonej chwili czasu statyczna „fotografia: wartości cech tego obiektu.

Do pełnego opisu rzeczywistego obiektu konieczne jest wykorzystanie nieskończonej ilości cech. Wynika z tego, że informacja o stanie obiektu jest zwykle potrzebna w pełnym zakresie co oznacza, że w konkretnym przypadku identyfikacji stanu nie rozpatruje się wszystkich cech ale tylko te, które wynikają z przyjętego układu kryteriów.

Komentarz:

Podstawą praktycznej identyfikacji stanów technicznych jest klasyfikowanie w oparciu o wspólne cechy w danej grupie stanów. Stany danej grupy posiadają takie same cechy stanowiące podstawę klasyfikacji oraz mogą się różnić cechami, które nie stanowią podstawy takiej klasyfikacji. W wyniku tego wyróżnia się 3 klasy stanów:

1. klasa stanów zdatności - opisująca stany w ramach których obiekt jest zdolny do działania

2. klasa stanów niezdatności - grupująca stany wykluczające poprawne działanie obiektu

3. klasa pośrednia - może być to klasa stanu dopuszczalnego grupująca stany w których obiekt jest zdolny do działania, ale nie spełnia chociażby jednego z elementów określonych w funkcji celu tego obiektu

Sposoby oceny stanu technicznego:

1. sposób bezpośredni - na podstawie badań, elementów, obiektów lub współdziałanie elementów

2. sposób pośredni - na podstawie obserwacji, sygnałów związanych z działaniem obiektu

zasilanie

sterowanie

zakłócenia

Wielkości opisujące stan techniczny, to:

• cechy stanu będące miarą bezpośredniego stanu technicznego

• symptomy będące miarą pośredniego stanu technicznego

• parametry będące miarą zdatności obiektu technicznego

DIA GNOZA

specyficzny sposób pozyskiwania informacji wiedzy

Diagnozowanie - określenie stanu technicznego z wykorzystaniem metod bezinwazyjnych.

Zdarzenie eksploatacyjne - zmiana stanu obiektu w zakresie dwóch klas stanów.

Dwa rodzaje zdarzeń eksploatacyjnych:

• zamierzone - obejmujące sytuacje, które wynikają ze świadomego działania człowieka ( pozytywne znaczenie ), w stosunku do obiektu eksploatacji

• niezamierzone - obejmujące sytuacje, które występują samoczynnie bez wcześniejszych świadomych działań człowieka

Podstawowy zasób informacji o zdarzeniach eksploatacyjnych powinien obejmować:

1. opis stanu początkowego, bezpośrednio przed wystąpieniem zdarzenia

2. opis stanu technicznego, będący wynikiem lub skutkiem zaistnienia zdarzenia

3. informacje o zmianie stanu obiektu w postaci wartości różnic cech ujemnych obiektu

w tym ujęciu nie uwzględnia się aspektów wynikających z okoliczności towarzyszących zaistnieniu zdarzenia. Dlatego też zbiór informacji powinien uwzględniać:

4. opis objawów zdarzenia

5. opis skutków zdarzenia

6. opis przyczyn zdarzenia

7. opis decyzji podejmowanych w wyniku zaistnienia zdarzenia

8. opis działań realizowanych jako skutek zdarzenia

Uszkodzenie obiektu - zdarzenie losowe polegające na zmianie stanu obiektu za zdatności do niezdatności.

Uszkodzenie obiektu - naruszenie normalnego funkcjonowania obiektu w wyniku czego traci on zdatność.

Podział ze względu na mechanizmy ich powstania:

C

t

Starzenie - obniżenie potencjału eksploatacyjnego w czasie, w wyniku występowania różnego rodzaju procesów.

Zużycie - stopniowe niszczenie obiektu w wyniku oddziaływań zewnętrznych i wewnętrznych.

C

t

C

T

Do przyczyn zdarzeń eksploatacyjnych można zaliczyć przyczyny:

• projektowo - konstrukcyjne - wynikają z błędów powstałych w trakcie procesu projektowania i konstruowania

• technologiczne - związane są z procesem produkcji obiektu eksploatacji

• eksploatacyjne - dzielą się na grupy:

• użytkowe - związane z użytkowaniem obiektu

• obsługowe- związane z obsługą i naprawą oraz cechami jakościowymi obiektu

• starzenie i zużycie obiektu

λ

I II III

t

Inne przykłady krzywej wannowej:

λ







λ

II III II III

2% 5%

t t

λ λ

I II II

7%

14% ( np. szkło )

t t

λ

I II

68% ( elektronika )

t

NIEZAWODONOŚĆ OBIEKTÓW TECHNICZNYCH

Niezawodność systemów technicznych - zbiór własności i właściwości charakteryzujących zdolność tego systemu do spełniania określonej funkcji, w określonych warunkach i określonym przedziale czasu.

Trwałość, to:

• zdolność obiektu do zachowania wymaganych wartości, istotnych własności eksploatacyjnych w normatywnym czasie eksploatacji.

• przedział czasu w którym obiekt eksploatacji zachowuje zdatność

• ilość pracy wykonanej przez obiekt do chwili osiągnięcia granicznego stanu zużycia.

W ujęciu statystycznym niezawodność mierzona jest z wykorzystaniem podstawowego zdarzenia, czyli uszkodzenia. Na potrzeby definiowania miar niezawodności przyjmuje się, że czas pozostawania obiektu w stanie zdatności ( t ) może być tratowany jako nieujemna zmienna losowa, ciągła w przedziale ( 0 ; +∞ ). Dla tak określonej zmiennej możemy wyznaczyć dystrybuantę F( t ) powstanie uszkodzenie obiektu w danej chwili czasu odniesione do stanu granicznego opisanego przez chwilę T.

• F (t) = P { t > T } - funkcja zawodności - prawdopodobieństwo uszkodzenia obiektu w chwili t

• 
  R (t) = 1 - F (t) = { t ≤ T } - funkcja niezawodności - prawdopodobieństwo poprawnej pracy obiektu w chwili t

R (t) f(t)

R (t)

dt

t r (t) = λ = const

W badaniach niezawodności definiuje się 2 rodzaje modeli:

1. modele obiektów nienaprawialnych

2. modele obiektów naprawialnych

Ad.1 Wyróżniamy 2 rodzaje modeli:

• szeregowe - R(t) = Π R_i(t) T = min T_i

• równoległe - R(t) = 1 - Π [ 1 - R_i(t) ] T = max T_i

Ad.2 Do wskaźników modeli należą:

• średni czas między uszkodzeniami ( MTBF )

• średni czas do naprawy ( MTTR )

• średnia intensywność uszkodzeń

• pracochłonność

ZARZĄDZANIE UTZRYMANIEM RUCHU

Na zarządzanie utrzymania ruchu składają się:

• Strategia - polega na ustaleniu sposobów prowadzenia użytkowania i obsługiwania oraz wynikających z polityki eksploatacyjnej w sposób sprawny i skuteczny

• Struktury - obejmują opis powiązań organizacyjno - decyzyjnych służb utrzymania ruchu oraz sposobu przepływu informacji. Struktury stanowią opis. Istnieją struktury: organizacyjne, decyzyjne oraz informacyjne

• Działania służb utrzymania ruchu dotyczą:

• Utrzymania obiektu w stanie zdatności

• Przywracania obiektu do stanu zdatności

• Kultura

Do zadań służb utrzymania ruchu zaliczamy:

• Zadania techniczno - organizacyjne obejmujące cały cykl związany z przygotowaniem i realizacją cyklu naprawczego

• Zadania dokumentacyjno - informacyjne - zapewniają dokumentację realizowanych prac oraz właściwy przepływ informacji

• Zadania organizacyjno - ekonomiczne - obejmują obsługę finansową realizowanych prac

8

1) RP - rozpoznanie potrzeby, określenie potrzeby, możliwość istnienia danego środka technicznego

2) PR - projektowanie - 2 podetapy: 1) koncypowanie - mając określoną potrzebę ustalamy koncepcje, pomysł jej realizacji, 2) optymalizacja - wybór najlepszego rozwiązania spośród możliwych w świetle przyjętych kryteriów.

3) KS - konstruowanie - do wybranej, optymalnej koncepcji określamy cechy konstrukcyjne które obejmują: 1) cechy geometryczne: wszystkie wielkości związane z kształtem, budową, 2)cechy materiałowe: opisują wnętrze danego obiektu, to z czego jest wykonany, sposób wykonania, 3) cechy dynamiczne stanowiące cechy oddziaływania obiektu z szeroko rozumianym otoczeniem. Przeprowadzamy też badanie weryfikacyjne - sprawdzające poprawność wykonania, konstrukcji, tworzymy dokumentację konstrukcyjną (dokumentacja rysunkowa)

4) WT - wytwarzanie - na podstawie rysunków tech. wytwarzamy obiekt zgodnie z przyjętymi wcześniej założeniami

5) EP - eksploatacja -etap finalny, końcowy

Wiedza, postęp tech. informacja pochodząca z wcześniejszego użytkowania

WE

WE

WY

WY

Podsystem użytkowania

Podsystem obsługiwania

Eksploatacja

Część zamienna 4

Część zamienna 1

Część zamienna 2

Część zamienna 3

Podzespół 4-2

Podzespół 4-1

Podzespół 5

Podzespół 2

Podzespół 4

Podzespół 3

Podzespół 6

Podzespół 1

Obiekt

Układ 2

Układ 3

Układ 1

N

2

1

N

2

1

1

0 < k <= N

N - ilość elementów

k - ilość poprawnie działających elementów

k z N

N

3

2

WNIOSKOWANIE DIAGNOSTYCZNE

INFORMACJA UZUPEŁNIAJĄCA

WIEDZA:

• Doświadczenie

• Konsultacja

• Intuicja

INFORMACJA EMPIRYCZNA

DANE UZUPEŁNIAJĄCE

POMIARY OBSERWACJI

DANE EMPIRYCZNE

PRZETWARZANIE DANYCH

OBIEKT

DIAGNOZA

STAN TECHNICZNY

PROCESY DIAGNOSTYCZNE

JAKOŚĆ

Produkt

Procesy resztkowe

STATYKA I DYNAMIKA

OBIEKT TECHNICZNY

PROCESY ROBOCZE

Przetworzona energia

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

* *

b_i

Podzbiór ( S_u )

Przestrzeń zdarzeń technicznych ( B_u )

ZDARZENIE ZAMIERZONE

DECYZJA

PRZESŁANKI

ZDARZENIE NINEZAMIERZONE

DECYZJA

SKUTKI

Obszar zdatności

Obszar niezdatności

W wyniku powstania powolnych nieodwracalnych procesów fiz.-chem. zachodzą zmiany wartości parametrów charakterystycznych, aż do osiągnięcia wartości granicznych. Uszkodzenia te nazywa się uszkodzeniami naturalnymi.

W wyniku przekroczenie dopuszczalnych wartości jednego lub wielu działających czynników zewnętrznych występują niedopuszczalne zmiany wartości parametrów o różnej i nieraz dużej bezwładności. Uszkodzenie te nazywa się uszkodzeniem bezwładnościowym.

Obszar zdatności

Obszar niezdatności

Po okresie właściwego przebiegu zmian określonych wartościami cech w czasie występuje natychmiast całkowicie przypadkowo przejście skokowe poza granice dopuszczalne. Uszkodzenia te nazywają się uszkodzeniami katastroficznymi.

Obszar niezdatności

Obszar zdatności

Krzywa wannowa, której etapy to:

I - starzenie wstępne ( proces docierania )

II - okres normalnej eksploatacji

III - etap zużyć przyspieszonych ( występuje tu zjawisko lawiny uszkodzeń )

r(t) =

α

f (t) =

---