Koncepcja systemu informacyjnego wspomagającego kierowanie eksploatacją złożonych odnawialnych obiektów technicznych 2

Transkrypt

1 Maksymilian Smolnik 1 AGH w Krakowie Koncepcja systemu informacyjnego wspomagającego kierowanie eksploatacją złożonych odnawialnych obiektów technicznych 2 Wstęp Kierowanie procesem eksploatacji obiektów technicznych związane jest z podejmowaniem decyzji. Zależą one m.in. od wyników analiz awaryjności wykorzystywanych obiektów oraz analiz ekonomicznych, których prowadzenie uwarunkowane jest dostępnością i rzetelnością informacji o dotychczasowym przebiegu procesu eksploatacji. W systemach eksploatacji, w których występuje większa liczba osób odpowiedzialnych za użytkowanie i obsługiwanie wykorzystywanych maszyn i urządzeń, nie tylko planowanie okresowej obsługi technicznej wykorzystywanych obiektów, ale również przeprowadzenie napraw poawaryjnych wiąże się z wymianą dużej ilości informacji. Dostępność i rzetelność uzyskiwanych informacji mają zatem ścisły związek z efektami ekonomicznymi podejmowanych działań, co stanowi o istotnym znaczeniu budowy systemu informacyjnego dla funkcjonowania przedsiębiorstwa. Cybernetyczny model procesu eksploatacji Utrzymanie założonych na etapie projektowania parametrów roboczych wykorzystywanych maszyn wymaga bieżącej analizy danych o zmianach ich stanu technicznego, celem planowania ich odnowy. Wydaje się to szczególnie istotne dla złożonych obiektów technicznych, których przykład stanowić mogą pojazdy szynowe i samochodowe. W takich warunkach kierowanie procesem eksploatacji obiektów technicznych prowadzone powinno być w szczególności w oparciu o informacje uzyskiwane w samym procesie eksploatacji. Opisaną sytuację uwzględniono w cybernetycznym modelu systemu eksploatacji, pokazanym na rysunku 1 [6]. W modelu tym wyróżniono system kierowania eksploatacją (KE) oraz system realizowania eksploatacji (RE). Decyzje dotyczące realizacji procesów użytkowania (x) i obsługiwania (y) wykorzystywanych maszyn przepływają z systemu KE do RE, natomiast informacje o przebiegu tych procesów (x, y ) przekazywane są w przeciwnym kierunku [6]. 1 2 M. Smolnik, asystent, AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn. Artykuł recenzowany. 1307

2 Rys. 1. Model cybernetyczny systemu eksploatacji Źródło: [6]. System KE przyjmuje dochód v(x), a oddaje nakład w(y) i użyteczność indukowaną u 0. System RE oddaje zużyty potencjał eksploatacyjny A(x), a przyjmuje odtworzony potencjał eksploatacyjny B(y) oraz indukowany potencjał eksploatacyjny Z 0. Strona lewa modelu systemu eksploatacji powiązana jest z zadaniami realizowanymi przez system (związanymi z efektami jego użytkowania; X), a strona prawa z jego zabezpieczeniem materiałowym i energetycznym (umożliwiającym jego obsługiwanie; Y) [6]. Kierowanie procesem eksploatacji obiektów technicznych Na rysunku 2 pokazano koncepcję modelu kierowania procesem eksploatacji, stanowiącego rozwinięcie rozwiązań przedstawionych w opracowaniach [8, 9, 10] (por. [2, 3, 4]). Model ten został zaprojektowany ze szczególnym uwzględnieniem działań prowadzonych na informacjach występujących w systemie eksploatacji i związanych z kierowaniem procesem wykorzystywania maszyn. Bloki reprezentujące realizację poszczególnych procesów zaznaczono linią bardzo grubą. W modelu pokazanym na rysunku 2 uwzględniono, że podstawą podejmowania decyzji dotyczących dalszego wykorzystywania odnawialnych obiektów technicznych są informacje uzyskiwane w trakcie dotychczasowej ich eksploatacji (por. rysunek 1). Z uwagi na działania typowe dla praktyki eksploatacyjnej (np. dotyczącej eksploatacji pojazdów), wprowadzono podział informacji dotyczących obsługiwania, na informacje o przebiegu działań wcześniej zaplanowanych i działań nieplanowanych (tj. awarii lub wypadków). Na podstawie formalnej ewidencji i opracowania tego rodzaju informacji możliwe jest wyznaczanie pewnych wskaźników liczbowych i funkcyjnych, charakteryzujących dotychczasowy przebieg procesu eksploatacji oraz dokonywanie ocen (w tym ocen dotychczasowego przebiegu kierowania eksploatacją) i wyciąganie wniosków stanowiących podstawę do podejmowania nowych decyzji. Wnioskowanie wspomagane może być w sposób nieformalny, w oparciu o doświadczenie pracowników przedsiębiorstwa eksploatującego rozpatrywane obiekty (szczególnie kierownika eksploatacji). Zazwyczaj nie powinno ono zastępować działań opartych o formalne bazy danych i narzędzia matematyczne, a jedynie stanowić ich wartościowe uzupełnienie, zwłaszcza w sytuacji, gdy podczas tych działań popełniony zostanie błąd albo wystąpi lokalny brak informacji (w pewnym zakresie) w formalnej bazie danych. Aktualnie podejmowane decyzje wpływają na dalszy przebieg procesu eksploatacji, a tym samym (pośrednio) na informacje na temat tego procesu, które trafią do bazy danych w przyszłości (zaznaczono to linią kreskową). Informacje wykorzystywane w kierowaniu procesem eksploatacji złożonych odnawialnych obiektów technicznych mogą obejmować (między innymi) [2, 3, 7, 8, 10]: długość czasu pracy obiektu do chwili wystąpienia jego uszkodzenia; określenie, które podzespoły albo części obiektu uległy uszkodzeniu; a także charakterystykę przyczyn i skutków zaistniałych awarii, w tym charakterystykę technologii przeprowadzania naprawy. Przyjęto, że w systemie eksploatacji informacje te podlegają procesom (por. [2, 3]): gromadzenia, przesyłania, przetwarzania, archiwizacji i analizy, z których wybrane scharakteryzowano w kolejnych akapitach. Gromadzenie informacji jest procesem, którego cel stanowi pozyskiwanie rzeczywistych informacji na temat eksploatacji. Informacje te są dostępne podczas prowadzenia procesu eksploatacji badanych obiektów (a w szczególności podczas ich obsługiwania) i mają one w przyszłości zostać wykorzystane. Archiwizacja stanowi proces zabezpieczania (w tym przechowywania) danych celem ich późniejszego wykorzystania. Analiza jest docelowym procesem, w którym informacje są wykorzystywane i ze względu na który są one gromadzone, przesyłane, przetwarzane i archiwizowane. Analiza daje podstawę do dokonania ocen 1308

3 i wyciągnięcia wniosków dotyczących procesu eksploatacji badanych obiektów, które ułatwiają podejmowanie uzasadnionych decyzji. Omówione procesy realizowane są w systemie informacyjnym (towarzyszącym systemowi eksploatacji rozpatrywanych obiektów technicznych), którego model przedstawiono w dalszej części artykułu. 1309

4 Rys. 2. Model kierowania procesem eksploatacji Źródło: opracowanie własne. Model systemu informacyjnego towarzyszącego systemowi eksploatacji złożonych odnawialnych obiektów technicznych Model systemu informacyjnego, towarzyszącego systemowi eksploatacji złożonych, odnawialnych obiektów technicznych (np. pojazdów), pokazano na rysunku 3 (por. rysunek 1 oraz [1, 2]). Podstawową funkcją tego systemu jest zapewnianie możliwości poprawnej realizacji działań wskazanych w algorytmie kierowania procesem eksploatacji (rysunek 2) w warunkach przebiegu rzeczywistego procesu eksploatacji. Na rysunku 3 liniami ciągłymi zakończonymi strzałkami pokazano wybrane drogi przepływu informacji w procesie eksploatacji. Gromadzenie danych dokonywane jest przez osoby mające bezpośredni kontakt z eksploatowanymi obiektami (są nimi: użytkownik bezpośredni /operator/ [5] oraz obsługujący /obsługownik/ bezpośredni [5]). Użytkownik pozyskuje i przekazuje obsługującemu oraz archiwiście informację PAO o okolicznościach i symptomach wystąpienia awarii albo o poprawnej pracy obiektu. Obsługujący pozyskuje i przekazuje archiwiście informację WOO o realizacji obsługi technicznej obiektu. Archiwiści pozostają odpowiedzialni za opracowanie, weryfikację i zapis informacji PAO i WOO, a także za ich zabezpieczenie (archiwizację). Każdy z archiwistów przekazuje właściwemu analitykowi (odpowiednio dla procesów: użytkowania i obsługiwania) żądane informacje: AIU (dotyczące procesu użytkowania) oraz AIO (dotyczące procesu obsługiwania). Analitycy dokonują ich wyboru, opracowania i analizy w celu wyznaczenia stosownych charakterystyk i wyciągnięcia wstępnych wniosków dotyczących użytkowania (DAO) i obsługiwania (WPO) wykorzystywanych obiektów. W pewnych warunkach możliwe wydaje się połączenie funkcji archiwisty i analityka i powierzenie ich działań jednemu pracownikowi (zależnie, m. in., od wielkości systemu eksploatacji). Wyniki pracy analityków (DAO i WPO) stanowią jedną z przesłanek do podejmowania przez kierowników użytkowania i obsługiwania decyzji odnośnie do dalszego funkcjonowania systemu eksploatacji. Decyzje te podejmowane muszą być przede wszystkim w oparciu o wytyczne ZSK pochodzące od kierownika operacyjnego (odzwierciedlające zapotrzebowanie odbiorców na efekty pracy całego systemu eksploatacji). W tych warunkach, pomiędzy kierownikiem użytkowania i kierownikiem obsługiwania dochodzi do ciągłej wymiany informacji dotyczących: aktualnego (albo prognozowanego) zapotrzebowania ZSU w podsystemie użytkowania na obiekty zdatne do pracy, a także aktualnych (albo prognozowanych) możliwości technicznych i organizacyjnych MSO w zakresie dostarczania takich obiektów przez podsystem obsługiwania. Wymiana tych informacji powinna doprowadzić do sformułowania spójnego projektu procesu eksploatacji wykorzystywanych w systemie obiektów technicznych, prowadząc do zadowalającego zaspokojenia występujących potrzeb przy racjonalnych nakładach na eksploatację. Zachodzi to w ramach gry eksploatacyjnej opisanej w opracowaniu [5]. Odpowiednie części projektu procesu eksploatacji przekazywane są przez właściwych kierowników: użytkownikowi bezpośredniemu jako plan użytkowania obiektów PUO oraz obsługującemu bezpośredniemu jako plan obsługiwania obiektów POO. Obok informacji ZSK, kierownik użytkowania wymienia z kierownikiem operacyjnym informację MSU, dotyczącą możliwości wykorzystywania dostępnych maszyn. Podobnie kierownik obsługiwania wymienia z kierownikiem zaopatrywania informację ZSO (dotyczącą potrzeb związanych z zaopatrywaniem systemu obsługiwania w części wymienne i materiały eksploatacyjne) oraz informację MSZ (o możliwościach systemu zaopatrywania). 1310

5 Rys. 3. Model systemu informacyjnego wspomagającego proces eksploatacji złożonych odnawialnych obiektów technicznych w warunkach ich planowego użytkowania i obsługiwania oraz w warunkach wystąpienia awarii Źródło: opracowanie własne. W warunkach wystąpienia niespodziewanej awarii, w systemie wymieniane mogą być dodatkowe informacje niezbędne do jak najszybszego ograniczania jej niekorzystnych skutków. Specjalne drogi przepływu takich informacji zaznaczono za pomocą linii kreskowych zakończonych strzałkami. Należą do nich: zgłoszenie ZS (niespodziewanej zmiany stanu technicznego obiektu) jako informacja o niepoprawnej pracy obiektu technicznego, pozyskiwana przez użytkownika bezpośredniego i przekazywana kierownikowi użytkowania; zgłoszenie ZA (awarii) jako informacja o niepoprawnej pracy obiektu technicznego, pozyskiwana przez kierownika użytkowania i przekazywana kierownikowi obsługiwania; dyspozycja ZN (usunięcia awarii) jako informacja o konieczności nieplanowanego obsługiwania obiektu, pozyskiwana przez kierownika obsługiwania i przekazywana obsługującemu bezpośredniemu. Wnioski Przedstawiony ogólny model systemu informacyjnego, po jego dostosowaniu do warunków funkcjonowania konkretnego przedsiębiorstwa, może stanowić jedno z istotnych źródeł założeń do budowy systemu informatycznego wspomagającego proces eksploatacji w tym przedsiębiorstwie. Pewne rozwiązania szczegółowe w tym zakresie podano w [2, 3]. W celu umożliwienia właściwego kierowania procesem eksploatacji złożonych odnawialnych obiektów technicznych, system informacyjny wspomagający proces eksploatacji powinien spełniać określone wymagania, które uwzględniono w przedstawionych modelach. Dotyczą one zagwarantowania poprawnej (a zarazem skutecznej i efektywnej) realizacji procesów, którym podlegać powinny informacje występujące w systemie eksploatacji. Ma to na celu zapewnienie osobom podejmującym decyzje dostępu do wysokiej jakości informacji na temat procesu, którym kierują, ułatwiając im wybór działań, które będą prowadzone w przyszłości. Decyzje te mają bezpośredni wpływ na koszt, niezawodność i bezpieczeństwo eksploatacji obiektów technicznych. 1311

6 Streszczenie W artykule scharakteryzowano wybrane procesy, którym podlegać mogą informacje występujące w systemie eksploatacji złożonych odnawialnych obiektów technicznych. Realizacja tych procesów warunkuje poprawne kierowanie procesem eksploatacji, co uwzględniono w zawartym w opracowaniu modelu kierowania eksploatacją. Przedstawiono również koncepcję modelu systemu informacyjnego towarzyszącego wspomnianemu systemowi eksploatacji. Model ten może stanowić podstawę budowy systemów informacyjnych i informatycznych w przedsiębiorstwach zajmujących się eksploatacją obiektów technicznych rozpatrywanej klasy, do której należą, m.in., pojazdy. Słowa kluczowe: proces eksploatacji, kierowanie eksploatacją, system informacyjny. A conception of the information system supporting the managing of renewable complex technical objects operation and maintenance Abstract The paper presents selected processes applied for the information present in the operation and maintenance system of renewable complex technical objects. The execution of these processes conditions the proper managing of the objects operation and maintenance process. This relation is included in the managing model shown in the paper. A conception of the model of the information system, connected with the mentioned operation and maintenance system, is presented as well. This model may be used as the basis for building information systems and computerised information systems in the enterprises using the technical objects of the considered class. Key words: operation and maintenance process, operation and maintenance managing, information system. LITERATURA / BIBLIOGRAPHY [1]. Chaciński J., Jędrzejewski Z.: Gospodarstwo samochodowe. Organizacja, eksploatacja, zaplecze techniczne. WKiŁ. Warszawa, 1979 [2]. Hebda M., Mazur T.: Podstawy eksploatacji pojazdów samochodowych. WKIŁ. Warszawa, 1984 [3]. Hebda M., Mazur T., Pelc H.: Teoria eksploatacji pojazdów. WKiŁ. Warszawa, 1978 [4]. Jędrzejowicz P.: Wybrane modele decyzyjne w produkcji i eksploatacji. WKiŁ. Warszawa, 1981 [5]. Konieczny J.: Podstawy eksploatacji urządzeń. WMON. Warszawa, 1975 [6]. Konieczny J.: Sterowanie eksploatacją urządzeń. PWN. Warszawa, 1975 [7]. Smalko Z.: Podstawy projektowania niezawodnych maszyn i urządzeń mechanicznych. PWN. Warszawa, 1972 [8]. Smolnik M., Wiązania G., Szybka J.: Koncepcja oceny systemu eksploatacji środków transportu komunikacji miejskiej [w] Autobusy: technika, eksploatacja, systemy transportowe. 2014, nr 7-8 [9]. Szybka J., Heinrich M., Smolnik M., Wędrychowicz D.: Failure stream parameters as the reliability characteristic of the maintenance process of the selected mining machines [w] Problemy Eksploatacji. Maintenance Problems. 2014, nr 1 [10]. Ważyńska-Fiok K.: Podstawy teorii eksploatacji i niezawodności systemów transportowych. Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej. Warszawa,