R O Z D Z I A Ł II ELEMENTY TEORII EKSPLOATACJI

Transkrypt

1 ... maszyna nie izoluje człowieka od wielkich problemów eksploatacji, ale przyblia go do nich jeszcze bardziej... R O Z D Z I A Ł II ELEMENTY TEORII EKSPLOATACJI 2.1 Wprowadzenie 2.2 Nauki eksploatacyjne 2.3 Teoria eksploatacji System eksploatacji maszyn Strategie eksploatacji maszyn 2.4 Niezawodno maszyn 2.5 Tribologia 2.6 Diagnostyka techniczna 2.7 Badania nieniszczce 2.8 Bezpieczestwo maszyn Wskaniki bezpieczestwa systemów Struktura bezpieczestwa systemów 2.9 Podsumowanie Literatura

2 ROZDZIAŁ II ELEMENTY TEORII EKSPLOATACJI 2.1 Wprowadzenie W procesie rozwoju techniki i produkcji istotnym zagadnieniem jest zapewnienie wyrobom odpowiedniej jakoci i efektywnoci. Właciwoci obiektu, wpływajce na jako i efektywno, wywołuj coraz to nowe problemy techniczne dla specjalistów rónych dziedzin techniki, jak i dla ekonomistów zainteresowanych nimi w aspekcie potrzeb gospodarki. Traktujc uytkowanie maszyn jako główny etap weryfikacji ich przydatnoci i spełniania oczekiwa społecznych, coraz czciej na tym etapie prowadzi si intensywne badania poprawnoci działania maszyn w odpowiednio sformalizowanych strukturach eksploatacji. Moliwoci dokona wszystkich dziedzin teorii eksploatacji pozwalaj na nowoczesne rozwizania w zakresie planowania i optymalizacji procedur projektowania, konstruowania, wytwarzania i eksploatacji maszyn, według głównego kryterium ich jakoci i efektywnoci wykorzystania. Dla omówienia zada i roli diagnostyki technicznej, traktowanej jako samodzielnej dziedziny naukowej teorii eksploatacji, w tym rozdziale przedstawiono skrótowo problemy główne składowych dziedzin teorii eksploatacji, jednoznacznie okrelajce moliwoci i potrzeby realizowanych bada, wspomaganych diagnostyk techniczn. Interdyscyplinarne powizanie problemów eksploatacji maszyn wyranie wskazuje na dominujc wród nich rol diagnostyki technicznej, traktowanej jako narzdzie badania stanu maszyn oraz kształtowania ich jakoci i sposobów wykorzystania. 2.2 Nauki eksploatacyjne Rozwijajca si dynamicznie nowa dyscyplina wiedzy dotyczca eksploatacji maszyn i urzdze technicznych budowana jest na podstawach nauk eksploatacyjnych, do których jako główne zaliczamy: systemy eksploatacji, niezawodno, tribologi, diagnostyk techniczn i bezpieczestwo maszyn. Składowe dziedziny nauk eksploatacyjnych przedstawiono na rys.2.1, przy czym ze wzgldu na treci tej ksiki diagnostyk techniczn potraktowano jako główn w tej specyfikacji.

3 Rys.2.1 Miejsce diagnostyki technicznej w nauce o eksploatacji. Wyeksponowanie miejsca i roli eksploatacji w gospodarce (rys.2.2), na któr składaj si produkcja, dystrybucja i konsumpcja wie si z zalenociami wystpujcymi w procesie pracy, gdzie umiejscowione s rónego typu maszyny i urzdzenia techniczne. Rys.2.2 Miejsce i rola eksploatacji w gospodarce. Produkcja (wytwarzanie) jest wiadom i celow działalnoci ludzk, przy realizacji której naley dy do optymalnego wykorzystania maszyn i urzdze dla zaspokojenia społecznych potrzeb. Dystrybucja, to równie wiadoma i celowa działalno ludzka zmierzajca do optymalnego zaspokojenia potrzeb produkcji i konsumpcji przez racjonalny podział zasobów, ich przechowywanie i przemieszczanie za pomoc wszelkiego rodzaju urzdze transportowych i magazynowych. Konsumpcja to bezporednie zaspokojenie potrzeb ludzkich i produkcyjnych z uwzgldnieniem minimalizacji nakładów rodków materialnych, finansowych oraz nakładów pracy ywej i uprzedmiotowionej. W kadym z wymienionych działów gospodarki wystpuje praca ludzi oraz maszyn i urzdze. Jest to społeczne miejsce pracy uprzedmiotowionej i zwizane z ni procesy eksploatacji. Realizacja zada produkcyjnych jest moliwa dziki maszynom, których istnienie obejmuje faz wartociowania (zaistnienie potrzeby), konstruowania, wytwarzania i eksploatacji. Zapewnienie wymaganej jakoci nowo konstruowanych lub modernizowanych maszyn jest moliwe przez wykorzystanie dokona wskazanych nauk eksploatacyjnych, w tym szczególnie poprzez racjonalne stosowanie osigni diagnostyki technicznej. 2.3 Teoria eksploatacji Teoria eksploatacji zajmuje si syntez, analiz i badaniem systemów eksploatacji, a w szczególnoci zagadnieniami procesów uytkowania i obsługiwa technicznych maszyn i urzdze wystpujcych w tych systemach [4,7,11]. Obiekty bdce w zakresie rozwaa teorii i praktyki eksploatacji, w zalenoci od potrzeb bd traktowane jako urzdzenia, maszyny, systemy lub obiekty. Z definicji eksploatacji wypływa zakres oczekiwanych, merytorycznych umiejtnoci, które mona przedstawi jako: - kierowanie eksploatacj, a w tym kontrolowanie procesów eksploatacyjnych oraz dobieranie, motywowanie, instruowanie i szkolenie eksploatatorów; - formułowanie zada projektowych, wytycznych zakupu i warunków dostawy, dotyczcych obiektów technicznych - przyszłych obiektów eksploatacji; - projektowanie i organizowanie systemów eksploatacji, a w tym wyznaczanie warunków eksploatacji optymalnej; - identyfikowanie stanów technicznych obiektów eksploatacji i stanów systemów eksploatacji; - identyfikowanie cech systemów eksploatacji, a w tym - ich wartoci; - okrelanie, wyznaczanie i ocenianie sprawnoci systemu eksploatacji; - okrelanie, wyznaczanie i ocenianie ryzyka i szans eksploatacji; - planowanie strategiczne eksploatacji (rozwój, modernizacja); - dobieranie technologii eksploatacji i organizowanie usług serwisowych.

4 Ta charakterystyka umiejtnoci w zakresie inynierii eksploatacji okrela zadania teorii eksploatacji, która winna wypracowywa i doskonali nastpujce metodyki: * projektowania i organizowania systemów eksploatacji; * analizy ryzyka i szans przedsiwzi eksploatacyjnych; * planowania strategicznego eksploatacji; * kierowania eksploatacj i sterowania procesami eksploatacji; * analizy ekonomicznej eksploatacji; * bada eksploatacyjnych; * opracowywania treci i technik instrukcji eksploatacyjnych; * motywowania eksploatatorów. Ogólnie zatem, problematyka eksploatacji znajdujca ostatnio swoje miejsce w systemie logistycznym, ma struktur wielowarstwow (hierarchiczn), do której analizy niezbdne s metody wypracowywane przez ogóln teori systemów. Do podstawowych praw rzdzcych eksploatacj maszyn naley zaliczy: * kade urzdzenie techniczne (maszyna) jest obiektem eksploatacji i słuy człowiekowi do realizacji okrelonego celu; * system eksploatacji składa si z podsystemu uytkowania i obsługiwa technicznych; * nie ma obiektu eksploatacji, którego nie mona byłoby uytkowa; * nie ma obiektu eksploatacji, który nie wymaga obsługiwania technicznego; * obiekt eksploatacji zuywa swój potencjał eksploatacyjny i wytwarza dochód; * obsługiwany obiekt eksploatacji odzyskuje swój potencjał eksploatacyjny i wymaga nakładów eksploatacyjnych; * proces eksploatacji obiektu jest realizowany w okrelonym przedziale czasu. W ocenie działania złoonych systemów eksploatacji wykorzystuje si nastpujce własnoci: - efektywno: utosamiana ze skutkiem wykorzystania zasobów w okrelonym czasie, w sensie zamierzonego celu; - gotowo: wyraajca moliwo działania eksploatowanych obiektów, w tym równie systemu jako całoci, w danej chwili czasu; - wydajno: utosamiana z intensywnoci realizacji zada; - skuteczno: własno osigania stanów wyrónionych jako pozytywne w zbiorze stanów moliwych; - sprawno: moliwo znajdowania si systemu w stanach okrelonych przez system nadrzdny; - ekonomiczno: własno wyraajca relacje midzy wartoci uzyskanych efektów a wielkoci nakładów, poniesionych w pewnym okresie czasu; - niezawodno: własno wyraajca stopie zaufania, e spełnione zostanie wymagane działanie. Przedstawione własnoci systemu eksploatacji maszyn, zorganizowanego według okrelonych reguł działania to zakres zainteresowa składowych dziedzin nauki o eksploatacji maszyn i urzdze technicznych. Z racji treci merytorycznych tej ksiki w dalszej czci przedstawiono tylko główne elementy teorii eksploatacji, wice si bezporednio z zagadnieniami diagnostyki eksploatacyjnej maszyn, wskazujce na miejsce i rol bada diagnostycznych w realnych systemach eksploatacji maszyn System eksploatacji maszyn

5 W wieloetapowym procesie istnienia maszyn (wartociowanie, konstruowanie, wytwarzanie, eksploatacja) faza eksploatacji jest weryfikacj kocow efektywnoci działania wytworu (wyrobu), ujmujc jako wszystkich poprzednich etapów. Współczenie pod pojciem "eksploatacja" rozumie si zespół celowych działa organizacyjno - technicznych i ekonomicznych ludzi z urzdzeniami technicznymi oraz wzajemne relacje wystpujce midzy nimi od chwili przejcia urzdzenia do wykorzystania zgodnie z przeznaczeniem, a do jego utylizacji po likwidacji. Działalno eksploatacyjna przebiega w obrbie logistyki, w ramach rónych systemów produkujcych rozliczne dobra i wiadczcych przeróne usługi. Systemy te s na ogół złoone i wydzielenie w nich podsystemu eksploatacji wcale nie jest łatwe. Schemat strukturalny systemu eksploatacji maszyn pokazano na rys.2.3, wyróniajc w nim jako główne: - podsystem sterowania z jego składowymi, - podsystem uytkowania z jego składowymi, - podsystem logistyczny, - podsystem procesowy. Taka struktura systemu eksploatacji zawiera znane dotychczas elementy główne tego systemu (uytkowanie i obsługiwanie), przy czym obsługiwanie to podsystem zapewnienia zdatnoci potraktowany jako podrzdny dla podsystemu uytkowania [8,12]. Rys.2.3 Elementy systemu eksploatacji maszyn. Z punktu widzenia teorii systemów całociowe potraktowanie procesu eksploatacji maszyn wraz z procesami realizowanymi przez człowieka przedstawia rys.2.4. Stopie ogólnoci rozwaa procesu eksploatacji pozwala wyznaczy tu nastpujce zbiory procesów: - procesy sterowane, - procesy informacyjne (np. inynieria diagnostyki), - procesy nie sterowane. Takie ujcie pozwala wyranie wyróni miejsce diagnostyki technicznej w strukturze systemu eksploatacji, dostarczajcej informacji o stanach procesów destrukcyjnych elementów maszyn, niezbdnych do podejmowania racjonalnych decyzji eksploatacyjnych. Rys.2.4 Procesy eksploatacyjne. Kady z tych zbiorów mona zdekomponowa na podzbiory charakteryzujce szczegółowo zakres problemowy elementów składowych procesu eksploatacji, co przedstawiono na rys.2.5. W systemie eksploatacji maszyn jako główny zawsze traktowany jest podsystem uytkowania i nieodłcznie z nim zwizany podsystem obsługiwa technicznych. W podsystemie uytkowania znajduj si tylko maszyny zdatne i mog one by uytkowane intensywnie (zgodnie z przeznaczeniem) lub wyczekujco, kiedy trwa postój na zapotrzebowanie do uycia. Rys.2.5 Szczegółowy zakres procesów eksploatacyjnych maszyn.

6 Kada niezdatno powoduje przejcie maszyny do podsystemu obsługiwa technicznych. W tym podsystemie wyrónia si podsystemy: zabiegów profilaktycznych; obsługiwanie w dniu uytkowania (OU), obsługiwanie po okrelonym przebiegu pracy (OT), obsługiwanie sezonowe (OS), obsługiwanie powypadkowe (OA), obsługiwanie uprzedzajce (OP), okresu docierania (OD) itd., rozpoznania stanu i pomocy technicznej; diagnostyka techniczna (DT), rozpoz- nanie i pomoc techniczna (PT). napraw; naprawa bieca (NB), naprawa rednia (NS), naprawa główna (NG), naprawa poawaryjna (NA) itd., konserwacji; konserwacja krótkoterminowa (KK), rednioterminowa (KS), długoterminowa (KD), Zadaniem podsystemu obsługiwa technicznych jest usunicie niezdatnoci maszyny lub wykonanie niezbdnie koniecznych czynnoci obsługowych(zalecanych przez wytwórc). Eksploatowanie rozlicznych urzdze warunkuje rozwój produkcji wytworów nie bdcych urzdzeniami, rozwój realizacji usług oraz rozwój produkcji urzdze. Tak rozumiana działalno eksploatacyjna powinna charakteryzowa si : technik eksploatacyjn eliminujc cik prac ludzi, rodkami eksploatacji umoliwiajcymi minimalizacj kosztów, warunkami eksploatacji umoliwiajcymi maksymalizacj trwałoci urzdze. Znajomo stanu maszyny jak i moliwoci prognozowania tego stanu na okrelony horyzont czasowy to główne nowoci wykorzystywane coraz czciej w stosowanych współczenie strategiach eksploatacji maszyn. Ze wzgldu na losowy charakter przebiegu procesu eksploatacji maszyn (np. zmienne warunki pracy, obcienia), uzyskanie dostatecznie wiarygodnych prognoz wymaga wykorzystania metod statystycznych. Uzyskanie niezbdnych do tego danych jest moliwe poprzez dozorowanie stanu obiektu. Analiza tych danych moe by nastpnie wykorzystana do genezowania stanu obiektu w wybranych przedziałach czasu, a take do celów sprawozdawczych i wielu innych. Zmiany wywołane stanem niezawodnociowym eksploatowanych maszyn (uszkodzenia, przestoje) maj charakter losowy i ich wpływ na zmian intensywnoci uytkowania usiłuje si zminimalizowa za pomoc rónych form rezerwowania. Kierownictwo zakładu, prowadzi polityk eksploatacyjn polegajc na sterowaniu stanem zdatnoci maszyn w taki sposób, by uzyskiwa optymalne efekty. Najczciej stosowanym kryterium optymalizacyjnym jest tu koszt eksploatacyjny, rozumiany jako suma uogólnionych nakładów na uytkowanie i obsługiwanie maszyn Strategie eksploatacji maszyn Ustalenie miejsca i funkcji diagnostyki technicznej w systemie eksploatacji maszyn warunkuje potrzeb omówienia istniejcych strategii eksploatacji, w oparciu o które realizowane s procesy uytkowania i obsługiwa technicznych maszyn w przedsibiorstwach.

7 Strategia eksploatacyjna polega na ustaleniu sposobów prowadzenia uytkowania i obsługiwania maszyn oraz relacji midzy nimi w wietle przyjtych kryteriów. W literaturze znane s nastpujce strategie eksploatacji maszyn [9,12]: według niezawodnoci, według efektywnoci ekonomicznej, według iloci wykonanej pracy, według stanu technicznego, autoryzowana strategia eksploatacji maszyn. Najczciej w oparciu o jedn z powyszych strategii buduje si system eksploatacji przedsibiorstwa, przy czym elementy pozostałych strategii s czsto jego uzupełnieniem. W praktyce przemysłowej wystpuj wic najczciej strategie eksploatacji mieszane, dostosowane do wymaga i warunków eksploatowanych maszyn. STRATEGIA WEDŁUG NIEZAWODNOCI. Eksploatacja maszyn według tej strategii sprowadza si do podejmowania decyzji eksploatacyjnych w oparciu o wyniki okresowej kontroli poziomu niezawodnoci urzdze (róne wskaniki niezawodnociowe), eksploatowanych a do wystpienia uszkodzenia. Strategia wg niezawodnoci, zwana inaczej strategi według uszkodze polega na eksploatacji obiektu do chwili wystpienia uszkodzenia. Badania niezawodnoci maszyn w tej strategii prowadzono dotychczas przy wykorzystaniu metod statystycznych dla obserwowanych zdarze, co obecnie zastpuje komputerowa technika symulacyjna i programowane badania niezawodnoci. Wyróniane w ba-daniach niezawodnoci maszyn słabe ich ogniwa s cennym wskazaniem dla koniecznoci prowadzenia bada diagnostycznych. Nie trzeba uzasadnia, e strategia ta moe by stosowana tylko wówczas, gdy nastpstwa uszkodze nie naruszaj zasad bezpieczestwa pracy i nie zwikszaj kosztów eksploatacji maszyn. STRATEGIA WEDŁUG EFEKTYWNOCI EKONOMICZNEJ. Jest to strategia oparta o kryterium minimalnych kosztów eksploatacji maszyn, a decyzje eksploatacyjne podejmowane s w oparciu o wskanik zysku. Podstaw podejmowanych decyzji s dane o niezawodnoci, kosztach uytkowania i napraw eksploatowanych maszyn. Wanym czynnikiem w tej strategii jest postp techniczny, którego wysoka dynamika okrela starzenie moralne maszyn, a wic czynnik wnikliwie ledzony przez potencjalnych odbiorców. Strategia ta ma zastosowanie równie w sytuacjach gdy moralne starzenie si maszyn wyprzedza ich zuycie fizyczne. W tej strategii kryterium efektywnoci ekonomicznej, a wic opłacalnoci eksploatacji maszyny staje si podstaw decyzji o wycofaniu maszyny z uycia. Wyniki efektywnoci ekonomicznej mog czsto doprowadza do wycofywania maszyn z eksploatacji jeszcze zdatnych, lecz niezadowalajcych uytkownika eksploatacji. Poprawne stosowanie tej strategii wymaga gromadzenia duej iloci informacji statystycznych z zakresu gospodarki finansowej działu eksploatacji, znajomoci modeli decyzyjnych, mierników wartoci i wskaników efektywnoci ekonomicznej oraz rachunku optymalizacyjnego. STRATEGIA WEDŁUG ILOCI WYKONANEJ PRACY.

8 Eksploatowanie maszyn w tej strategii jest limitowane iloci wykonanej pracy, która moe by okrelana liczb godzin pracy, iloci zuytego paliwa, liczb przejechanych kilometrów, liczb cykli pracy itp. Generaln zasad w tej strategii jest zapobieganie uszkodzeniom (zuyciowym, starzeniowym) poprzez konieczno wykonywania zabiegów obsługowych w oznaczonych limitach wykonanej pracy, przed osigniciem granicznego poziomu zuycia. Z punktu widzenia wykorzystania rzeczywistego potencjału uytkowego maszyny jest to strategia mało efektywna, gdy podstaw przyjmowania dopuszczalnej iloci pracy s ekstremalne warunki pracy. Przyjmuje si tu najniekorzystniejsze warunki pracy, najsłabsze ogniwa (zespoły, czci) maszyny, ekstremalne obcienia, które nie zawsze i w nierównym stopniu mog si ujawni podczas eksploatacji. Strategia ta, mimo do powszechnego stosowania, posiada szereg wad, jak np.: planowanie czynnoci obsługowych odbywa si w oparciu o normatyw, niezalenie od stanu technicznego maszyny, co prowadzi do wykonywania zbdnych prac obs- ługowych i nadmiernego zuywania czci i materiałów eksploatacyjnych; sztywne struktury cykli naprawczych (naprawy główne) nie odpowiadajce rzeczy wistym potrzebom; bardzo mała efektywno wykorzystania potencjału uytkowego maszyny; przyjte normatywy nie uwzgldniaj postpu technicznego, nie wyzwalaj inicjatywy personelu obsługujcego, nie doskonal systemu eksploatacji; ustalenie optymalnego czasu poprawnej pracy maszyny jest trudne, a to prowadzi do wzrostu kosztów eksploatacji. STRATEGIA WEDŁUG STANU TECHNICZNEGO. Strategia według stanu opiera podejmowanie decyzji eksploatacyjnych na podstawie biecej oceny stanu technicznego maszyn, ich zespołów lub elementów (rys.2.6). Umoliwia to eliminowanie podstawowych wad eksploatacji maszyn według innych, omówionych ju strategii. zakłócenia WE SYSTEM WY EKSPLOATACJI MASZYN PODSYSTEM DIAGNOSTYCZNY (informacje o stanie maszyn) DECYZJE ALGORYTM WZORZEC

9 EKSPLOATACYJNE POST POWANIA STANU Rys.2.6 Diagnostyczne sterowanie systemem eksploatacji maszyn. Aktualny stan techniczny maszyny, odwzorowany wartociami mierzonych symptomów stanu, jest podstaw decyzji eksploatacyjnej. Poprawna realizacja tej strategii wymaga skutecznych metod i rodków diagnostyki technicznej oraz przygotowanego personelu technicznego. Wymaga te przezwycienia nieufnoci decydentów co do efektywnoci takiego sposobu eksploatacji. Efekty ekonomiczne z takiego sposobu eksploatacji s niewspółmiernie wysze ni w innych strategiach, co warunkuje powodzenie i ogromne zainteresowanie tym rozwizaniem. Podstawowym warunkiem powodzenia tej strategii jest dostpno prostych i skutecznych metod diagnostycznych, najlepiej wkonstruowanych w produkowane maszyny, które z kolei s nadzorowane w systemie monitorowania stanu. W oparciu o omówione strategie eksploatacji maszyn w praktyce przemysłowej budowane s systemy obsługiwa technicznych maszyn. Do najbardziej rozpowszechnionych nale : system wymian profilaktycznych; budowany głównie w oparciu o strategi eksplo atacji według efektywnoci; (dla obiektów jednostkowych, odpowiedzialnych-gdzie prowadzi si wymiany profilaktyczne dla uniknicia awarii), planowo - zapobiegawczy system obsługiwa technicznych; budowany w oparciu o strategi według iloci wykonanej pracy; (z góry zaplanowany zakres i czstotliwo obsługiwa technicznych, niezalenie od aktualnego stanu, czyli potrzeb), planowo - zapobiegawczy system obsługiwa technicznych z diagnozowaniem; (jak wyej, lecz wspomagany czciowym diagnozowaniem stanu maszyny), system obsługiwa technicznych według stanu; (czynnoci obsługowe - czstotliwo i zakres - wyznaczane s w oparciu o aktualny stan techniczny maszyny). AUTORYZOWANA STRATEGIA ISTNIENIA MASZYNY Jakociowe zmiany wymuszone gospodark rynkow maj rozległe konsekwencje we wszystkich sferach gospodarowania, w tym równie w eksploatacji rodków trwałych. Wymagania od strony "jakoci", marketingu i logistyki zmieniaj radykalnie kryteria oceny maszyn, dajc przesłanki do dalszego, rosncego zainteresowania metodami i rodkami diagnostyki technicznej. Potrzeby i uwarunkowania gospodarki rynkowej uzasadniaj konieczno wprowadzenia nowoczesnej autoryzowanej strategii wytwarzania i eksploatacji maszyn. W propozycji tej strategii nie traci si dotychczasowych dokona najnowszej strategii eksploatacji według stanu, lecz twórczo si j modernizuje. Sama idea tej strategii, pokazana na rys.2.7, opiera si na wykorzystaniu "ptli jakoci", któr uzupełniono elementami teorii eksploatacji (fazy istnienia maszyny, serwis) oraz diagnostyki technicznej. Rys.2.7 Autoryzowana strategia istnienia maszyny

10 Proponowana strategia eksploatacji- ASIM -imiennie wskazuje na twórc i odpowiedzialnego za wyrób. Producent zainteresowany jakoci i póniejszym zbytem jest odpowiedzialny za wyrób od zamysłu, poprzez konstrukcj, wytwarzanie i eksploatacj, a do utylizacji po likwidacji obiektu. Tym samym producent konstruuje i wytwarza swoje wyroby w oparciu o najnowsze osignicia myli technicznej, zabezpiecza swój wytwór własnym serwisem obsługowym w czasie eksploatacji, a take wyposaa obiekty w rodki diagnostyczne (najlepiej automatyczne). 2.4 Niezawodno maszyn Teoria niezawodnoci zajmuje si metodami syntezy i analizy oraz bada niezawodnoci systemów technicznych na etapie projektowania, wytwarzania i eksploatacji. Niezawodno to zespół właciwoci, które opisuj gotowo obiektu i wpływajce na ni: nieuszkadzalno, obsługiwalno i zapewnienie rodków obsługi. Definicja ta jest odpowiednikiem czsto jeszcze przywoływanej normy, gdzie: niezawodno to właciwo obiektu charakteryzujca jego zdolno do wykonywania okrelonych funkcji, w okrelonych warunkach i w okrelonym przedziale czasu. Termin ten oznaczał właciwo kompleksow, obejmujc takie właciwoci, jak: nieuszkadzalno, trwało, naprawialno i przechowywalno. Problematyka teorii niezawodnoci obejmuje nie tylko techniczne aspekty istnienia i funkcjonowania urzdze. W fazie tworzenia systemów, organizowania ich eksploatacji i sposobu odnowy, pojawiaj si problemy oceny efektywnoci rónych moliwych rozwiza i wyboru wariantu najlepszego z punktu widzenia celu, któremu ma on słuy. Obok wskaników technicznych, okrelajcych jako i niezawodno działania systemu, naley uwzgldni ekonomiczn stron rozwizania - oczekiwany dochód z systemu, koszty z nim zwizane, ewentualne straty z powodu przestoju. Podstawowe cechy jakoci eksploatacyjnej maszyn, okrelajce niezawodno oraz uyteczno pokazano na rys.2.8. Rys.2.8 Niezawodnociowe cechy jakoci maszyn. Badania niezawodnoci maj głównie na celu opracowanie sposobów postpowania prowadzcych do budowy układów, charakteryzujcych si moliwie najwiksz niezawodnoci w aktualnych warunkach eksploatacji. Realizacja tego celu wymaga okrelenia ilociowych miar niezawodnoci, opracowania metod przeprowadzania bada i oceny niezawodnoci, znalezienia sposobów wykrywania przyczyn powodujcych uszkodzenia, zbadania moliwoci usuwania tych przyczyn lub zmniejszenia ich intensywnoci, zapobiegania uszkodzeniom przez stosowne procedury obsługowe. Rozwizanie problemów niezawodnoci obiektów mechanicznych sprowadza si do: * opracowania sformalizowanych modeli oceny niezawodnoci; * ustalenia optymalnych rozwiza konstrukcyjnych; * ustalenia optymalnych technologii wytwarzania; * prognozowania niezawodnoci maszyn w trakcie ich eksploatacji; * opracowania efektywnych systemów eksploatacji w sensie niezawodnoci. Kształtowanie niezawodnoci maszyn jest moliwe przez realizacj nastpujcych celów: - uwzgldnienie trwałoci i niezawodnoci zespołów w konstruowaniu i technologii wytwarzania;

11 - wdroenie programów i metod bada eksploatacyjnych trwałoci i niezawodnoci oraz ustalenie stanów granicznych w celu wykrycia słabych ogniw; - wprowadzenie metod i kryteriów oceny technicznej i ekonomicznej trwałoci i niezawodnoci maszyn. Realizacja tych celów winna doprowadzi do zwikszenia efektywnoci układów, ich gotowoci i zdolnoci produkcyjnych, zmniejszenia kosztów eksploatacji, w tym kosztów uytkowania, obsługiwa technicznych, czci zamiennych i materiałów eksploatacyjnych. W systemie bada niezawodnoci obiektów mechanicznych stosowane s metody: * bada modelowych, w tym bada symulacyjnych; * bada stanowiskowych; * bada eksploatacyjnych (statystycznych i programowanych); * bada eksploatacyjno-stanowiskowych. Program przebiegu bada niezawodnoci dla całego okresu istnienia obiektu pokazano na rys.2.9, natomiast zestawienie danych zbieranych w trakcie badania niezawodnoci maszyn pokazuje rys Rys.2.9 Badania niezawodnoci obiektu w cyklu jego istnienia. Rodzaj zbieranej informacji w warunkach bada eksploatacyjnych, w których uzewntrzniaj si własnoci niezawodnociowe obiektu s zalene od przewidywanego zakresu jej wykorzystania. Niej wymieniono główne grupy oceny niezawodnociowej obiektu okrelane na podstawie informacji eksploatacyjnej [2,8]. Nale do nich : 1. Wyznaczenie liczbowych wskaników niezawodnoci, takich jak: liczba uszkodze na jednostk czasu pracy obiektu, gotowo obiektu, itp. Do ich wyznaczenia wystarcza informacja zbiorcza, typu: łczny czas pracy, łczny czas naprawy, łczna liczba uszkodze w zadanym przedziale czasu eksploatacji. 2. Wyznaczanie funkcyjnych wskaników niezawodnoci, takich jak: funkcja niezawodnoci, funkcja intensywnoci uszkodze, funkcja wiodca rozkładu, funkcja odnowy, itp. Celem bada moe by wyznaczenie wartoci chwilowych wymienionych funkcji (metody nieparametryczne) lub wartoci parametrów modeli matematycznych rozkładu zmiennych losowych (np. czas pracy do uszkodzenia, czas pracy midzy uszkodzeniami, czas trwania odnowy, itp.). Przy wyznaczaniu funkcyjnych wskaników niezawodnoci niezbdna jest znajomo historii stanów wszystkich badanych obiektów. 3. Wyznaczanie parametrycznej niezawodnoci obiektu, np. prawdopodobiestwa zgodnoci cech mierzalnych obiektu z wymaganiami w zadanym przedziale czasu eksploatacji. 4. Wyznaczanie modeli procesu powstawania uszkodze. Modele procesu powstawania uszkodze wyznaczane s na podstawie analizy fizyko-chemicznej procesów zachodzcych w obiekcie (zuycie, korozja, zmczenie, itp.). Informacja niezbdna do syntezy modeli procesu powstawania uszkodze moe by uzyskiwana w procesie analiz technicznych przyczyn uszkodze lub w procesie wykonywania zabiegów obsługowych. 5. Diagnozowanie stanu niezawodnociowego obiektu, np. wyznaczanie tendencji zmian wskaników niezawodnoci, ustalanie słabych ogniw, itp. Do diagnozowania aktualnego stanu niezawodnociowego obiektu niezbdna jest informacja zebrana z wielu przedziałów czasowych, znajomoci skutków uszkodze ze wzgldu na bezpieczestwo, wykonanie zadania, poniesionych nakładów na naprawy, itp. Do wygenerowania diagnozy niezbdne s

12 wieloletnie banki informacji o uszkodzeniach obiektów z uwzgldnieniem rónego rodzaju skutków uszkodze. 6. Prognozowanie wystpowania stanów niezawodnociowych obiektu. W celu dokonania prognozy niezbdna jest znajomo modeli matematycznych procesu powstawania prognozowanych uszkodze. Do wyznaczenia tych modeli niezbdne jest zbieranie informacji w czasie wykonywania czynnoci obsługowych, np. wartoci cech obiektów podlegajcych kontroli lub regulacji. Rys.2.10 Składowe informacji w badaniach niezawodnoci. 7. Wyznaczanie skutecznoci działa obsługowych, np. wykrywalno uszkodze w rónych obsługach (kontrola stanu, profilaktyka), wystarczalno czci zamiennych, stopie wykorzystania oprzyrzdowania obsługowego, itp. Potrzebne informacje zbierane s w czasie obsługiwa technicznych i napraw. Na podstawie wskaników skutecznoci działania obsługowego podejmowane mog by decyzje modernizacyjne. Szybkie upowszechnienie sprztu komputerowego, daleko zaawansowane rozwizania modelowe i wdroenia w zakresie programowanych bada niezawodnoci, to tylko niektóre kierunki nowoczesnej teorii niezawodnoci maszyn, umoliwiajce całociowe badania niezawodnociowe obiektów. Teoria i badania niezawodnoci obiektów mechanicznych s rozwijane przy czynnym wykorzystaniu ujcia systemowego, z uwzgldnieniem: - złoonoci struktury; - zmiennoci lub przypadkowoci wartoci parametrów; - wystpowania ogniw antropotechnicznych w układzie sterowania; - nieliniowoci charakterystyk; - losowoci oddziaływania otoczenia na maszyny; - zmiennoci warunków pracy i sterowania. Teoria i badania niezawodnoci obiektów mechanicznych musz przy tym dotyczy projektowania wytwarzania - eksploatacji, połczonych funkcjonalnie z kreowaniem potrzeby okrelonej maszyny. 2.5 Tribologia Tribologia jest nauk o tarciu i procesach towarzyszcych tarciu. Zajmuje si opisem zjawisk fizycznych (mechanicznych, elektrycznych, magnetycznych, itp.), chemicznych, biologicznych i innych w obszarach tarcia. Zakres tribologii nie ogranicza si tylko do procesów tarcia w maszynach, ale równie odnosi si do wszystkich procesów tarcia w przyrodzie i w technice. Do wanych zjawisk towarzyszcych tarciu, a majcych due znaczenie techniczne, nale procesy zuywania materiałów trcych oraz smarowanie. Technicznym zastosowaniem tribologii zajmuje si tribotechnika [3,5,10]. Tribologia została wic okrelona jako nauka interdyscyplinarna, która zajmuje si czci zespołu właciwoci ciał bdcych take przedmiotem zainteresowa: fizyki, fizyki ciała stałego, chemii oraz nauk technicznych: inynierii materiałowej, konstrukcji maszyn i technologii rodków smarujcych. W tym zakresie zainteresowa znajduj si te problemy metrologii warstwy wierzchniej, jake czsto decydujcej o jakoci wytworów i własnociach eksploatacyjnych. Schemat powiza tribologii i tribotechniki z innymi naukami pokazano na rys.2.11.

13 Rys.2.11 Współzalenoci tribologii w dziedzinie nauk: I-nauki podstawowe, II-nauki techniczne, III-wytwarzanie i eksploatacja. Do podstawowych zagadnie, którymi zajmuje si tribologia nale: * fizyka, chemia i metaloznawstwo działajcych na siebie nawzajem obszarów tarcia, znajdujcych si w ruchu wzgldnym; * smarowanie płynne, np. hydrostatyczne, hydrodynamiczne, aerostatyczne i aerodynamiczne; * tarcie mieszane ciał stałych; * smarowanie w specjalnych warunkach, np. przy obróbce plastycznej, wiórowej, itp.; * badanie zjawisk w mikroobszarach tarcia smarowanych powierzchni elementów maszyn; * własnoci i zachowanie podczas pracy warstwy wierzchniej obszarów tarcia; * własnoci i zachowanie podczas pracy substancji smarnych, ciekłych, półciekłych, gazowych i stałych; * badania nad zastosowaniem substancji smarujcych do maszyn; * zastosowanie, przechowywanie i wydawanie materiałów smarnych. Tak zarysowana problematyka tribologii znajduje swoje odzwierciedlenie praktyczne i badawcze w dwóch grupach problemowych: * tribologia klasyczna, przyjmujca postulat, w którym dwa podstawowe materiały stykaj si bezporednio i tworz poprzez powierzchnie warstw wierzchnich styk wymuszony. Terminy i pojcia tego zakresu bada przedstawiono na rys Rys.2.12 Zakres tematyczny tribologii klasycznej. * tribologia współczesna, nawizujca do funkcjonujcego w przyrodzie tarcia w organizmach oywionych, posiadajcego konstruktywny charakter oparty o procesy samoorganizacji przenoszenia materii, energii i informacji. Postulat, terminy i pojcia tego zakresu bada przedstawiono na rys Rys.2.13 Zakres tematyczny tribologii współczesnej. Wymiana energii materii pomidzy wzłem tarcia i otaczajcym rodowiskiem oraz wewntrzne współdziałanie kompleksów i jonów poszczególnych mikroelementów prowadzi do tworzenia warstewki chronicej powierzchnie tarcia przed zuyciem. Wytworzona w procesie tarcia warstewka nazywa si serwowitn. Tarcie nie moe zniszczy tej warstewki, poniewa stymuluje taki strumie energii, który j wytwarza. Wyzwaniem wic współczesnej tribologii jest potrzeba opracowania sposobu wytwarzania serwowitnych warstw na powierzchniach skojarze trcych. Szereg bada dotyczcych np. nowych materiałów, odpornoci na docieranie, zmczenie, szczepienia itp. stan si wówczas bezprzedmiotowe. Od elementów wzłów tarcia wymaga si bdzie głównie odpowiedniej wytrzymałoci objtociowej, a istota bada sprowadzi si do ukonstytuowania warstwy wierzchniej sprzyjajcej tworzeniu warunków bezzuyciowego tarcia. Funkcjonowanie systemów samoorganizacji przy rednio stałej wartoci ich entropii jest problemem niezwykle złoonym, obejmujcym zbiór wielu zjawisk, których poznanie jest zaledwie w pocztkowej fazie.

14 2.6 Diagnostyka techniczna Termin "diagnostyka" pochodzi z jzyka greckiego, gdzie diagnosis - oznacza rozpoznanie, rozrónianie, osdzanie, a diagnostike techne - sztuka rozróniania, sztuka stawiania diagnozy. Ukształtowana ju w obrbie nauk eksploatacyjnych dziedzina wiedzy diagnostyka techniczna - zajmuje si ocen stanu technicznego maszyn poprzez badanie własnoci procesów roboczych i towarzyszcych pracy maszyny, a take poprzez badanie własnoci wytworów maszyny. Istota diagnostyki technicznej polega na okrelaniu stanu maszyny (zespołu, podzespołu, elementu) w sposób poredni, bez demontau, w oparciu o pomiar generowanych sygnałów (symptomów) diagnostycznych i porównanie ich z wartociami nominalnymi. Warto sygnału (symptomu) diagnostycznego musi by zwizana znan zalenoci z diagnozowan cech stanu obiektu, charakteryzujc jego stan techniczny [1,9,12]. Konieczno oceny stanu technicznego obiektu wynika z potrzeby podejmowania decyzji dotyczcych "jakoci" i dalszego postpowania z obiektem. Moe to by decyzja o jego uytkowaniu, o podjciu przedsiwzi profilaktycznych (regulacje, wymiana elementów lub całych zespołów) lub wprowadzeniu zmian w konstrukcji, technologii, eksploatacji. Diagnostyka techniczna, jak kada dziedzina wiedzy ma swe ródła, paradygmaty i metodologi. Zagadnienia te doczekały si ju szczegółowych opracowa, pozwalajcych precyzyjnie formułowa podstawowe cele, zadania i formy działania diagnostycznego. Do podstawowych zada diagnostyki technicznej naley zaliczy: badanie, identyfikacja i klasyfikacja rozwijajcych si uszkodze oraz ich symptomów, (symptom - to zorientowana uszkodzeniowo miara sygnału diagnostycznego), dyskryminant i syndromów; opracowanie metod i rodków do badania i selekcji symptomów, dyskryminant i syndromów diagnostycznych, wypracowanie decyzji diagnostycznych o stanie obiektu (na podstawie symptomów), i wynikajcych z niego moliwoci wykorzystywania lub rodzaju i zakresie koniecznych czynnoci profilaktycznych. Realizacja tych zada wymaga znajomoci cech stanu struktury obiektu oraz diagnostycznie zorientowanych parametrów procesów wyjciowych (symptomów), odwzorowujcych cechy stanu. W metodologii bada diagnostycznych rozrónia si nastpujce fazy badania ocenowego: kontrol stanu obiektu, ocen stanu i jego konsekwencje, lokalizacj i separacj uszkodze powstałych w obiekcie, wnioskowanie o przyszłych stanach obiektu. Te zadania realizowane s w nastpujcych formach działania diagnostycznego: diagnozowanie - jako proces okrelania stanu obiektu w chwili tp, genezowanie - jako proces odtwarzania historii ycia obiektu, prognozowanie - jako proces okrelania przyszłych stanów obiektu. Przedstawione formy działania diagnostycznego realizowane s w czasie cigłej lub dyskretnej obserwacji obiektu. Najwaniejsze elementy terminologii diagnostycznej, szczególnie z zakresu formalizacji zapisu działa dotycz nastpujcych okrele: * diagnostyka techniczna - dziedzina wiedzy dotyczca metod i rodków okrelania stanu

15 technicznego maszyn, * diagnozowanie - zespół działa zwizanych z okrelaniem obecnego i przyszłego stanu maszyny, a) diagnozowanie uytkowe- okrelajce przydatno maszyny do uytkowania, b) diagnozowanie obsługowe- okrelajce niezbdne działania obsługowe dla przywrócenia stanu zdatnoci, c) diagnozowanie projektowe- słuce decyzjom projektowym, d) diagnozowanie produkcyjne- generujce decyzje o jakoci produkcji, e) diagnozowanie likwidacyjne- zwizane z decyzjami dotyczcymi likwidacji maszyny, * diagnoza - decyzja o stanie maszyny, (wynik procesu diagnozowania). Stan techniczny obiektu jest definiowany w kategoriach jakoci i bezpieczestwa jego działania, poprzez wektor miar bezporednich lub porednich. Aktualny stan maszyny mona okrela obserwujc funkcjonowanie obiektu, tzn. jego wyjcie główne przekształconej energii (lub produktu), oraz wyjcie dyssypacyjne gdzie obserwuje si procesy resztkowe np. termiczne, wibracyjne, akustyczne, elektromagnetyczne. Obserwacja tych wyj daje cał gam moliwoci diagnozowania stanu (rys.2.14) poprzez : * obserwacje procesów roboczych, monitorujc ich parametry w sposób cigły, czy te prowadzc badania sprawnociowe maszyn na specjalnych stanowiskach (moc, prdko, cinienie itp.), * badania jakoci wytworów, zgodnoci pomiarów, pasowa, połcze itp., gdy ogólnie tym lepszy stan techniczny maszyny im lepsza jako produkcji, * obserwacje procesów resztkowych, stanowicych baz wielu atrakcyjnych metod diagnostycznych, opartych głównie na modelach symptomowych. zakłócenia sterowanie zasilanie MASZYNA przetworzona energia procesy robocze STATYKA produkt jako I DYNAMIKA wytworu procesy resztkowe procesy dla -wibroakustyczne bada STAN - elektryczne, magnetyczne diagnostycznych TECHNICZNY - cieplne - tarciowe - inne destrukcyjne sprzenie zwrotne Rys.2.14 Mo liwe trzy sposoby obserwacji stanu maszyny.

16 Efektywne wykorzystanie diagnostyki jest uwarunkowane dynamicznym rozwojem nastpujcych zagadnie : - modelowania diagnostycznego, (strukturalnego, symptomowego), - metod diagnozowania, genezowania i prognozowania, - podatnoci diagnostycznej (przyjazne metody i obiekty), - budowy ekonomicznych i dokładnych rodków diagnozy, - precyzowania moliwoci diagnostyki w kolejnych fazach istnienia maszyny, - budowy metod oceny efektywnoci zastosowa diagnostyki, - metodologii projektowania i wdraania diagnostyki technicznej, - metod sztucznej inteligencji w diagnostyce, - projektowania systemów samodiagnozujcych. Jest przy tym oczywistym, e powysze problemy winny by rozwizane w oparciu o najnowsze dokonania rónych dziedzin wiedzy. Jest tu zatem miejsce na szerokie stosowanie wspomagania komputerowego w zakresie: modelowania holistycznego, planowania i realizacji bada, wnioskowania, miejsce dla sztucznej inteligencji obejmujcej systemy doradcze i sieci neuronowe z udziałem logiki rozmytej. Pełna realizacja tych bada sprawi, e diagnostyka wypełni swoj funkcj tworzc oczekiwane narzdzia kształtowania jakoci maszyn na wszystkich etapach ich istnienia. Patrzc syntetycznie na ogół moliwych zastosowa diagnostyki w kadej z faz istnienia obiektu, mona wyróni dziedziny i zakres wiedzy niezbdnej do prawidłowego rozwoju tej dziedziny. S to : wiedza o obiektach, ich modelowaniu, identyfikacji, symulacji zachowa, nauka o sygnałach i symptomach, teoria eksperymentu, teoria decyzji oraz komputerowe wspomaganie bada diagnostycznych. Z praktycznego punktu widzenia problemy główne diagnostyki, warunkujce racjonalny rozwój i praktyczne jej stosowanie, obejmuj : fizykochemiczne podstawy diagnostyki technicznej, (tworzywo konstrukcyjne, warstwa wierzchnia, smarowanie, stany graniczne), metodologiczne podstawy bada diagnostycznych, (zadania diagnostyczne, modele diagnostyczne, identyfikacja modeli, symulacja wraliwoci miar, techniki wnioskowania, sposoby prezentacji diagnoz), komputerowa obsługa zada diagnostycznych, (oprogramowanie, planowanie eksperymentów, badania, przetwarzanie sygnałów, estymacja charakterystyk, redukcja wymiarowoci, estymacja modeli), techniczne metody kontroli stanu obiektu, (metodyki, metody, rodki - od najprostszych do systemów doradczych), rola i miejsce diagnostyki w cyklu istnienia obiektu, (projektowanie układów diagnostyki, projektowanie diagnostyczne, okrelanie charakterystyk uytkowych, wartoci graniczne, sterowanie eksploatacj), przesłanki ekonomiczne stosowania diagnostyki, (mierniki wartoci, modele decyzyjne, wskaniki efektywnoci, rachunek optymalizacyjny), kształcenie dla potrzeb diagnostyki, (zawód, sylwetka absolwenta, poziomy kształcenia, doskonalenie, materiały dydaktyczne). S to wic grupy podstawowych problemów z rónych dyscyplin podstawowych i stosowanych, zawierajce w sobie wyróniki odrbnoci naukowej diagnostyki technicznej. 2.7 Badania nieniszczce

17 Uwzgldniajc specyfik starzenia i zuy w badaniach rozwijajcych si uszkodze znajduj zastosowanie badania nieniszczce, stosowane na etapie rozwoju wad materiałowych, co wyrónia je od bada diagnostycznych, stosowanych na etapie funkcjonowania obiektów. Celem bada nieniszczcych jest: wykrycie wad, ich opis i ocena, rejestracja, dokumentacja i pomiar uytkowych własnoci materiału. Dziki badaniom nieniszczcym moliwa jest identyfikacja stanu materiału w wybranych chwilach istnienia obiektu. Stanowi to podstaw opracowywanych prognoz bezpiecznej eksploatacji obiektu, oceny narastania ryzyka nagłego pknicia lub prognozy reszty czasu poprawnej pracy. Istota znaczenia wad materiałowych jest okrelana w aspektach: - warunków pracy, a wic temperatury, stanu napre, zmiany napre w czasie, stanu odkształce i oddziaływania rodowiska; - własnoci materiału: wytrzymałociowych, plastycznych, odpornoci materiału na pkanie, intensywnoci napre i parametrów propagacji szczeliny przy zmczeniu; - obliczenia współczynników bezpieczestwa i współczynników wytenia materiału; - stanu struktury materiału, ocenianego w wyniku bada nieniszczcych (lokalizacja, rozmiary, orientacja i rodzaj wady) oraz poziomu napre własnych i napre pochodzcych od obcie uytkowych. Metody bada nieniszczcych w układzie : * wykorzystywane zjawisko, ** mierzone parametry, *** waniejsze zastosowania, **** minimalne wykrywalnoci, obejmuj [4]: metody ultradwikowe: * rozchodzenie si fal sprystych, odbicie, przenikanie, rozpraszanie, tłumienie, dyfrakcja fal; ** amplituda fali odbitej i przenikajcej, czas przejcia fali, kształt sygnału w dziedzinie czasu i czstotliwoci; *** wady mikrostruktury, przyczepno, korozja, rozmiary ziaren, pomiar odległoci i gruboci, stałych sprystoci, identyfikacja struktury; **** około 2mm w przedziale czstotliwoci 2-6 MHz, pomiar głbokoci pkni od 1-2mm wzwy, dokładno dziesite czci milimetra; emisja akustyczna: * fale spryste wywołane procesami nagłymi; ** liczba generowanych impulsów, prdko generacji, widmo generowanych sygnałów, amlituda i przebiegi czasowe, liczba przej przez zadany poziom amplitud, współczynnik szczytu, energia pojedyczego impulsu; *** lokalizacja wad, ledzenie odkształce, pkanie, korozja, przemiany strukturalne w materiale, prognozowanie trwałoci; **** badanie zjawisk w krzepncych stopach, identyfikacja przemian fazowych, zarodkowanie i wzrost porów, rozwarstwienia struktury materiału; metody drganiowe: * rezonans, drgania cigłe, zanikajce, impulsowe; ** poziom amplitudy (a,v,x), czas pogłosu, widmo drga, czstoci drga własnych; *** stałe sprystoci, lokalizacja wad, identyfikacja struktury, ocena stanu; **** wykrywalno trudna do jednoznacznego okrelenia; metody radiacyjne: * promieniowanie: a, b, g, x, neutrony, protony, pozytony; ** natenie promieniowania, osłabienie promieniowania; *** wady makrostruktury materiału, mikroporowato, tomografia; **** wykrywalne zmiany gruboci wynoszce 0,4-1%;

18 metody magnetyczne: * rozproszenie pola magnetycznego, przenikalno magnetyczna, koercja, oddziaływanie pola magnetycznego; ** natenie pola magnetycznego, przenikalno magnetyczna; *** wady powierzchniowe i podpowierzchniowe w materiałach; **** szereko wad 0,1-15um, wysoko 10-40um, długo 1um - 50% wykrywalnoci; metody elektryczne: * pole elektryczne, zjawisko dielektryczne, zjawisko termoelektryczne; ** spadek potencjału; *** pomiar głbokoci pkni, ocena struktury; **** głboko pkni około 1um; prdy wirowe: * pole elektromagnetyczne cigłe, impulsowe, wieloczstotliwociowe; ** impedancja, amplituda, faza; *** wady powierzchniowe materiałów przewodzcych, pomiar gruboci, identyfikacja struktury; **** wady o wysokoci 10-70um; metody penetracyjne: * wnikanie cieczy w szczeliny powierzchniowe; ** długo i szeroko wskaza; *** pknicia powierzchniowe; **** wysoko 10-20um, szeroko 0,2-13um, długo 1um - 100% wykrywalnoci; metody termiczne: * przepływ ciepła, promieniowanie podczerwone; ** rozkład temperatur; *** wykrywanie braku przyczepnoci, miejsc gorcych, zdalny pomiar napre; **** zdalny pomiar temperatury o duej rozdzielczoci. Metody bada nieniszczcych znajduj ju ugruntowan pozycj wród bada stanu obiektów, wyranie wyrónion zakresem zainteresowa od bada diagnostycznych. 2.8 Bezpieczestwo maszyn Teoria bezpieczestwa maszyn zajmuje si szczególnymi przypadkami eksploatacji obiektów, zagraajcymi yciu i zdrowiu operatora, istnieniu obiektu, obiektów współpracujcych oraz rodowisku naturalnemu. Teoria bezpieczestwa pozwala na dokonywanie analizy systemów technicznych z punktu widzenia bezpieczestwa [6,8]. Teoria bezpieczestwa posługuje si pojciami takimi jak zawodno bezpieczestwa i zawodno sprawnoci oraz poczucie zagroenia bezpieczestwa i jego realne zagroenie - ryzyko. Bezpieczestwo wywodzi si w prosty sposób z teorii niezawodnoci i wikszo elementów tworzonej teorii bezpieczestwa pochodzi z tego obszaru. Bezpieczestwo techniki rozpatrywane jest w obrbie systemu: człowiek - technika - rodowisko. Dziedzin bada w systemie człowiek technika - rodowisko (C-T-S) s ujemne skutki istnienia techniki, ujawniajce si w postaci strat w tym systemie.

19 Z analizy bezpieczestwa techniki w powyszym systemie wynikaj nastpujce podstawowe wnioski: - straty mog pojawi si we wszystkich fazach istnienia wytworu techniki; s one nie do uniknicia, co najwyej mona zmniejszy ich wielko i czstotliwo pojawiania si; - bezpieczestwo wytworów techniki mona i naley kształtowa w fazach ich projektowania i wytwarzania, a sterowa nim w fazie eksploatacji; - bezpieczestwem w okrelonych warunkach ryzyka mona i naley zarzdza; - racjonalno w w kształtowaniu bezpieczestwa wytworu techniki polega na sprowadzaniu jego negatywnych skutków do pewnego dopuszczalnego poziomu; - kwantyfikacja bezpieczestwa nastpuje w oparciu o pojcia zagroenie i ryzyko ; - optymalizacja bezpieczestwa wytworu techniki jest moliwa w ramach optymalizacji jego efektywnoci; dany poziom bezpieczestwa stanowi wtedy ograniczenie w algorytmie optymalizacji efektywnoci (rys.2.15); Rys.2.15 Czynniki kształtujce efektywno wytworu techniki. - racjonalno i optymalno w kształtowaniu i sterowaniu bezpieczestwem wytworu moe by rozwaana wtedy, gdy mona skwantyfikowa poziom jego bezpieczestwa. Z powyszych przesłanek wypływa cel bezpieczestwa maszyn: sprowadzenie negatywnych skutków istnienia techniki do racjonalnego minimum. Zbiór podstawowych poj teorii bezpieczestwa przedstawiony jest na rys Rys.2.16 Podstawowe pojcia teorii bezpieczestwa. Zagroenie definiowane jest jako ródło, potencjał lub sytuacja, które mog spowodowa straty w systemie C-T-S. Zagroenie bywa kwantyfikowane, przy czym miar zagroenia moe by funkcja rodzaju i wielko materiału niebezpiecznego, warunków eksploatacji, moliwoci uwolnienia si zagroenia i powstania strat oraz innych czynników. Ryzyko definiowane jest jako moliwo powstania strat w systemie C-T-S. W sensie kwantytatywnym stanowi funkcj, której dziedzin s procesy strat elementów systemu. Najczciej ryzyko wyraa si jako warto oczekiwana strat, a wic jest zalene od wielkoci straty i prawdopodobiestwa jej powstania. Bezpieczestwo wytworu techniki definiowane jest jako zdolno tego wytworu w załoonych warunkach eksploatacji do pozostawania w stanie ryzyka nie wikszego od wartoci kryterialnej. Wychodzc od skutków, teoria bezpieczestwa siga do uszkodze i błdów, które stwarzaj zagroenie bezpieczestwa oraz mog by powodowane nastpujcymi przyczynami: - nie sprzyjajcym wpływem otoczenia, jak np. błdami w systemie kierowania i ubezpieczenia systemów, niesprzyjajcym oddziaływaniu rodowiska, itp.; - błdami działania rozumianymi jako błdy operatora popełniane w procesie eksploatacji systemu, szczególnie błdami sterowania; - niewłaciwym działaniem elementów, agregatów lub zespołów funkcjonalnych, na skutek uszkodze. W problematyce bezpieczestwa mona wyróni dwa podstawowe kierunki działania, a mianowicie: * kształtowanie bezpieczestwa systemów i ich elementów (maszyn); * obliczanie (kontrola) poziomu bezpieczestwa systemów.

20 Pierwszy kierunek problematyki bezpieczestwa w odniesieniu do techniki realizowany jest za pomoc podejcia systemowego w projektowaniu: - nowoczesnych metod konstrukcyjnych i technologicznych; - stosowania materiałów konstrukcyjnych o wysokiej jakoci; - weryfikacja załoe podczas bada obiektów; - prawidłowej eksploatacji. W odniesieniu natomiast do operatorów (ludzi) realizowany jest poprzez odpowiedni dobór i selekcj kandydatów do zawodu, kształcenie i trening, motywowanie, podtrzymywanie kondycji psychicznej, itp.. Drugi kierunek problematyki bezpieczestwa wie si z ocen systemów we wszystkich fazach ich istnienia za pomoc metod i kryteriów ocenowych, przydatnych odpowiednio do kolejno ocenianych faz Wskaniki bezpieczestwa systemu Stan bezpieczestwa w systemach technicznych okrelaj wskaniki bezpieczestwa, tj. charakterystyki funkcyjne lub liczbowe. Nale do nich: - zawodno bezpieczestwa systemów; wyznaczany przez czas funkcjonowania systemu do chwili jego przejcia do stanu zawodnoci bezpieczestwa; - niezawodno bezpieczestwa; wskanik charakteryzujcy nie przejcie systemu do stanu zawodnoci; - zawodno sprawnoci systemów; kady stan, w którym system utracił w pełni lub czciowo swoje właciwoci funkcjonalne; (intensywno zawodnoci, funkcja wiodca rozkadu, warto oczekiwana czasu przejcia do stanu zawodnoci); - ywotno; charakteryzowany czasem od chwili poraenia systemu do chwili jego przejcia do stanu zawodnoci bezpieczestwa, przy załoeniu braku czynnoci przeciwdziałajcych; - dyspozycyjno i odparowalno; okrelony czas dyspozycyjny, w którym ma sens przeciwdziałanie sytuacji niebezpiecznej rónymi metodami. Istnienie czasu dyspozycyjnego nie gwarantuje odparowania sytuacji niebezpiecznej, co zaley od: * predyspozycji operatora (odpornoci na stresy, kondycji fizycznej, prdkoci reakcji na zmian stanu, itp.; * właciwoci układów bezpieczestwa biorcych udział w przeciwdziałaniu sytuacji niebezpiecznej (ich wydajno, nieuszkadzalno, gotowo, itp.); * czas odparowania sytuacji niebezpiecznej. Miar odparowalnoci jest prawdopodobiestwo, e w czasie dyspozycyjnym zagroenie bezpieczestwa zostanie odparowane; - poraalno i wraliwo systemu; prawdopodobiestwo zawodnoci bezpieczestwa przez oddziaływanie czynników poraajcych, z uwzgldnieniem wraliwoci systemu na działajce czynniki poraajce; - wskaniki pomocnicze; słuce do wyznaczania wskaników podstawowych. Nale do nich charakterystyki probabilistyczne czasu przebywania systemu w poszczególnych stanach bezpiecznociowych. Zwykle s to: * dystrybuanty czasu przebywania w stanach bezpieczestwa; * wartoci oczekiwane czasu przebywania w stanach bezpieczestwa; * prawdopodobiestwo przejcia midzy stanami; * intensywno przej midzy stanami; * prawdopodobiestwo przebywania systemów w poszczególnych stanach bezpiecznociowych.