DIAGNOZOWANIE SYSTEMÓW ANTROPOTECHNICZNYCH W UJĘCIU POTENCJAŁOWO-EFEKTOWYM

Transkrypt

1 WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA WYDZIAŁ ELEKTRONIKI Tadeusz M. DĄBROWSKI DIAGNOZOWANIE SYSTEMÓW ANTROPOTECHNICZNYCH W UJĘCIU POTENCJAŁOWO-EFEKTOWYM Rozprawa habilitacyjna Warszawa 2001

2 Opiniodawcy: Prof. dr hab. inż. Mieczysława Prażewska Dr hab. inż. Wojciech Wawrzyński Druk WAT, zam. nr. 389/H/01. Nakład 120 egz

3 SPIS TREŚCI Ważniejsze oznaczenia... 5 Wprowadzenie Cel i zakres rozprawy Rozdział 1. SYSTEM ANTROPOTECHNICZNY JAKO OBIEKT DIAGNOZOWANIA Model systemu w ujęciu eksploatacyjnym Model systemu w ujęciu potencjałowo-efektowym Podsumowanie Rozdział 2. ZDATNOŚĆ SYSTEMU ANTROPOTECHNICZNEGO W INTERPRETACJI POTENCJAŁOWO-EFEKTOWEJ Diagnozowanie i diagnoza Potencjalność i potencjał, efektywność i efekt eksploatacyjny systemu Kryteria zadaniowej zdatności systemu Kryteria chwilowej zdatności systemu Klasyfikacja systemów ze względu na rodzaje trajektorii stanów Klasyfikacja par antropotechnicznych ze względu na kategorie pobudzeń sterujących Klasyfikacja par antropotechnicznych ze względu na właściwości diagnostyczno-terapeutyczne Klasyfikacja systemów ze względu na potencjałowo-efektowe skutki uszkodzenia Klasyfikacja systemów ze względu na potencjalnościowo-efektywnościowe skutki uszkodzenia Podsumowanie Rozdział 3. WNIOSKOWANIE DIAGNOSTYCZNE UŻYTKOWE W SYSTEMIE Z OBIEKTEM STEROWANYM APRIORYCZNIE Wstęp Potencjałowe i potencjalnościowe miary i kryteria zdatności użytkowej Synteza funkcjonału potencjału użytkowego Trajektorie potencjałowe Wnioskowanie diagnostyczne w oparciu o trajektorie potencjałowe Ilustracje potencjałowego wnioskowania diagnostycznego Podsumowanie Rozdział 4. WNIOSKOWANIE DIAGNOSTYCZNE UŻYTKOWO- OBSŁUGOWE W SYSTEMIE Z OBIEKTEM STEROWANYM INTERIORYCZNIE Wstęp Wybrane pojęcia procesu dozorowania Rola i miejsce układu dozorująco-terapeutycznego Wybrane modele trajektorii potencjalnościowych i potencjałowych Wpływ układu dozorująco-terapeutycznego na trajektorie potencjalnościowe i potencjałowe

4 4.6. Synteza funkcjonału potencjału użytkowego systemu z układem dozorująco-terapeutycznym Ilustracje wnioskowania użytkowo-obsługowego Podsumowanie Rozdział 5. METODY ZWIĘKSZANIA POTENCJAŁU UŻYTKOWO- OBSŁUGOWEGO Wstęp Metody zwiększania kompatybilności struktury diagnostycznej i struktury obsługowej obiektu Funkcja kryterialna kompatybilności pary struktur Synteza kompatybilnej pary struktur: diagnostyczno-obsługowej i obsługowej Synteza struktury diagnostyczno-obsługowej kompatybilnej z istniejącą strukturą obsługową Ważniejsze spostrzeżenia Metody zwiększania kompatybilności operatora i obiektu Koncepcja trenażera eksploatacyjno-diagnostycznego Koncepcja systemu wspomagającego eksploatacyjno-diagnostycznego Ważniejsze spostrzeżenia Podsumowanie Rozdział 6. WNIOSKOWANIE DIAGNOSTYCZNE UŻYTKOWO- BEZPIECZNOŚCIOWE Wstęp Charakterystyka bezpiecznościowa systemu Potencjałowe miary i kryteria zdatności bezpiecznościowej Funkcjonał potencjału bezpiecznościowego i jego trajektorie Wnioskowanie użytkowo-bezpiecznościowe w oparciu o trajektorie potencjałowe Ilustracja bezpiecznościowego wnioskowania diagnostycznego Podsumowanie PODSUMOWANIE I WNIOSKI Bibliografia Dodatek Przykład Przykład Dodatek Przykład Przykład Dodatek Przykład

5 WAŻNIEJSZE OZNACZENIA Symbol C Nazwa (określenie) wielkości wartość oczekiwana kosztu obsłużenia obiektu C R wartość oczekiwana kosztu regeneracji obiektu (lub modułu obsługowego) C P wartość oczekiwana kosztu przestoju obiektu C D wartość oczekiwana kosztu diagnozowania obiektu C O wartość oczekiwana wartości odzysku (w postaci zdatnych modułów konstrukcyjnych obiektu) C U wartość oczekiwana przyrostu potencjału użytkowego obiektu D zbiór sprawdzeń D i wynik i-tego sprawdzenia d b dystans bezpiecznościowy; czas lub odległość do katastrofy D b przedział dystansu bezpiecznościowego d b-b dystans bezpieczeństwa D b-b przedział dystansu bezpieczeństwa d b-n dystans niebezpieczeństwa D b-n przedział dystansu niebezpieczeństwa d b-obs dystans obserwacji sytuacji bezpiecznościowej D b-obs przedział dystansu obserwacji sytuacji bezpiecznościowej d b-pz dystans potencjalnego zagrożenia katastrofą D b-pz przedział dystansu potencjalnego zagrożenia katastrofą d i i-te sprawdzenie i-ta diagnoza D i E pb-d (d b ) E p-d (t) E p-dt E p-dz E p-odt E p-st E p-ter F Pb-d (D b ) F P-d przedział dopuszczalnych wartości potencjalności bezpiecznościowej na dystansie bezpiecznościowym d b przedział dopuszczalnych wartości potencjalności w chwili t strata potencjalności równoważna jednostkowym nakładom na diagnozowanie obsługowe strata potencjalności równoważna jednostkowym nakładom na dozorowanie strata potencjalności równoważna jednostkowym nakładom na odnowę (odtworzenie potencjalności) ubytek potencjalności spowodowany procesem zużyciowostarzeniowym strata potencjalności równoważna jednostkowym nakładom na terapię przedział dopuszczalnych wartości potencjału bezpiecznościowego w przedziale dystansu D b przedział dopuszczalnych wartości potencjału 5

6 F P-d (T zad ) F P-dt F P-dz F P-odt F P-st F P-ter t bd t do t ds t dt t dz t en t odt t pn t sd t ter E E n E z E (t) E (T zad ) E b (d b ) E b (D b ) E n b (d b ) E n b (D b ) E z b (d b ) E z b (D b ) E n (t) E n (T zad ) E z (t) E z (T zad ) przedział dopuszczalnych wartości potencjału w przedziale czasu T zad strata potencjału równoważna jednostkowym nakładom na diagnozowanie obsługowe strata potencjału równoważna jednostkowym nakładom na dozorowanie strata potencjału równoważna jednostkowym nakładom na odnowę (odtworzenie potencjalności) ubytek potencjału spowodowany procesem zużyciowo-starzeniowym strata potencjału równoważna jednostkowym nakładom na terapię czas trwania badania diagnostycznego przedział czasu, w ciągu którego wielkość dozorowana zmienia się od wartości początkowej do wartości dozorowanej czas trwania diagnozowania sondującego czas trwania diagnozowania obsługowego zwłoka dozorowania; czas pomiędzy chwilą przejścia wielkości dozorowanej przez wartość dozorowaną, do chwili reakcji układu dozorująco-terapeutycznego zwłoka efektywności; czas upływający od chwili t n pojawienia się stanu niezdatności do chwili t kr, w której efektywność osiąga wartość krytyczną czas trwania odnowy zwłoka potencjalności; czas upływający od chwili t n pojawienia się stanu niezdatności do chwili t kr, w której potencjalność osiąga wartość krytyczną czas syntezy diagnozy czas trwania terapii (łączny czas trwania diagnozowania obsługowego i odnowy) stan systemu (obiektu) stan niezdatności stan zdatności stan systemu (obiektu) w chwili t stan systemu (obiektu) w przedziale czasu T zad stan bezpiecznościowy systemu (obiektu) na dystansie d b stan bezpiecznościowy systemu (obiektu) w przedziale dystansu D b stan niezdatności bezpiecznościowej systemu na dystansie d b stan niezdatności bezpiecznościowej systemu w przedziale dystansu D b stan zdatności bezpiecznościowej systemu na dystansie d b stan zdatności bezpiecznościowej systemu w przedziale dystansu D b stan niezdatności systemu (obiektu) w chwili t stan niezdatności systemu (obiektu) w przedziale czasu T zad stan zdatności systemu (obiektu) w chwili t stan zdatności systemu (obiektu) w przedziale czasu T zad 6

7 E e (t) efektywność systemu (obiektu) w chwili t E e-0 wartość początkowa efektywności systemu (obiektu) tj. w chwili t 0 E e-d (t) efektywność dopuszczalna w chwili t realizacji zadania E e-do wartość dozorowana efektywności; jest to wartość, której przekroczenie powoduje reakcję układu dozorującego E e-dys (t) efektywność dysponowana w chwili t realizacji zadania E e-gr wartość graniczna efektywności; wartość, której system nie jest w stanie przekroczyć np. ze względów technicznych E e-kr wartość krytyczna efektywności systemu (obiektu); przekroczenie tej wartości jest traktowane jako objaw stanu niezdatności E e-kz końcowa wartość efektywności w stanie zdatności; wartość efektywności w chwili t n uszkodzenia się systemu (obiektu) E eo (t) efektywność odpadowa w chwili t E e-os (t) efektywność osiągalna w chwili t realizacji zadania E e-pn wartość początkowa efektywności w stanie niezdatności E e-rd dolna wartość regulacji efektywności; po osiągnięciu tej wartości następuje odtworzenie efektywności E e-rg górna wartość regulacji efektywności; wartość, do której efektywność jest odtwarzana E e-rz (t) efektywność rzeczywista w chwili t realizacji zadania E eu (t), E e (t) efektywność użyteczna w chwili t E e-un wartość ustalona efektywności w stanie niezdatności E e-uz wartość ustalona efektywności w stanie zdatności E e-wym (t) efektywność wymagana w chwili t realizacji zadania E p (t) potencjalność systemu (obiektu) w chwili t E p-0 wartość początkowa potencjalności systemu (obiektu) tj. w chwili t 0 E pb (d b ) potencjalność bezpiecznościowa systemu (obiektu) na dystansie d b E pb-d (d b ) potencjalność bezpiecznościowa dopuszczalna na dystansie d b E pb-d-max (d b ) potencjalność bezpiecznościowa dopuszczalna, maksymalna na dystansie d b E pb-d-min (d b ) potencjalność bezpiecznościowa dopuszczalna, minimalna na dystansie d b E pb-dys (d b ) potencjalność bezpiecznościowa dysponowana na dystansie d b E pb-os (d b ) potencjalność bezpiecznościowa osiągalna na dystansie d b E pb-os-max (d b ) potencjalność bezpiecznościowa osiągalna, maksymalna na dystansie d b E pb-os-min (d b ) potencjalność bezpiecznościowa osiągalna, minimalna na dystansie d b E pb-rz (d b ) potencjalność bezpiecznościowa realizowana na dystansie d b E pb-wym (d b ) potencjalność bezpiecznościowa wymagana na dystansie d b E p-d (t) potencjalność dopuszczalna w chwili t realizacji zadania E p-da (t) potencjalność dopuszczalna w aspekcie administracyjnym, w chwili t realizacji zadania 7

8 E p-db (t) E p-de (t) E p-d-max (t) E p-d-min (t) E p-do E p-dt (t) E p-dys (t) E p-gr E p-kr E p-kz E p-max0 E po (t) E p-os (t) E p-os-max (t) E p-os-min (t) E p-pn E p-pr E p-rd E p-rg E p-rz (t) E pu (t), E p (t) E p-un E p-uz E p-wym (t) F E (T) F E-d (T zad ) F E-dys (T zad ) F E-kz F E-os (T zad ) F E-pn F E-rz (T zad ) potencjalność dopuszczalna w aspekcie bezpiecznościowym, w chwili t realizacji zadania potencjalność dopuszczalna w aspekcie ekonomicznym, w chwili t realizacji zadania potencjalność dopuszczalna, maksymalna w chwili t realizacji zadania potencjalność dopuszczalna, minimalna w chwili t realizacji zadania wartość dozorowana potencjalności; wartość, której przekroczenie powoduje reakcję układu dozorującego potencjalność dopuszczalna w aspekcie technicznym, w chwili t realizacji zadania potencjalność dysponowana w chwili t realizacji zadania wartość graniczna potencjalności; wartość, której system nie jest w stanie przekroczyć np. ze względów technicznych wartość krytyczna potencjalności systemu (obiektu); przekroczenie tej wartości jest traktowane jako objaw stanu niezdatności końcowa wartość potencjalności w stanie zdatności; wartość potencjalności w chwili t n uszkodzenia się systemu (obiektu) wartość potencjalności na początku procesu zużyciowo-starzeniowego potencjalność odpadowa w chwili t potencjalność osiągalna w chwili t realizacji zadania potencjalność osiągalna, maksymalna w chwili t realizacji zadania potencjalność osiągalna, minimalna w chwili t realizacji zadania wartość początkowa potencjalności w stanie niezdatności wartość potencjalności w chwili przerwania funkcjonowania obiektu; wartość przerwania potencjalności dolna wartość regulacji potencjalności; po osiągnięciu tej wartości potencjalność jest odtwarzana górna wartość regulacji potencjalności; wartość, do której potencjalność jest odtwarzana potencjalność realizowana w chwili t zadania potencjalność użytkowa systemu (obiektu) w chwili t wartość ustalona potencjalności w stanie niezdatności wartość ustalona potencjalności w stanie zdatności potencjalność wymagana w chwili t realizacji zadania efekt działania systemu (obiektu) w przedziale czasu T efekt dopuszczalny w przedziale czasu realizacji zadania T zad efekt dysponowany w przedziale czasu realizacji zadania T zad końcowa wartość efektu w stanie zdatności; wartość efektu w chwili uszkodzenia się systemu (obiektu) efekt osiągalny w przedziale czasu realizacji zadania T zad początkowa wartość efektu w stanie niezdatności efekt realizowany w przedziale czasu zadania T zad 8

9 F EU (T zad ), efekt użytkowy w przedziale realizacji zadania T zad F E (T zad ) F E-un ustalona wartość efektu w stanie niezdatności F E-uz ustalona wartość efektu w stanie zdatności F E-wym (T zad ) efekt wymagany w przedziale czasu realizacji zadania T zad f k rozkład wartości współczynnika k F P (T zad ) potencjał użytkowy systemu w przedziale realizacji zadania T zad F PB potencjał bezpieczeństwa F PN potencjał niebezpieczeństwa F P a Tzad wartość oczekiwana potencjału użytkowego systemu z pełną akumulacją efektu F P n Tzad wartość oczekiwana potencjału użytkowego systemu bez akumulacji efektu F Pb (D b ) potencjał bezpiecznościowy w przedziale dystansu bezpiecznościowego D b F Pb-d (D b ) potencjał bezpiecznościowy dopuszczalny w przedziale dystansu D b F Pb-d-max (D b ) potencjał bezpiecznościowy dopuszczalny, maksymalny w przedziale dystansu D b F Pb-d-max-pz maksymalny bezpiecznościowy potencjał dopuszczalny, w przedziale dystansu potencjalnego zagrożenia D b-pz F Pb-d-min (D b ) potencjał bezpiecznościowy dopuszczalny, minimalny w przedziale dystansu D b F Pb-d-min-pz minimalny bezpiecznościowy potencjał dopuszczalny, w przedziale dystansu potencjalnego zagrożenia D b-pz F Pb-dys (D b ) potencjał bezpiecznościowy dysponowany w przedziale dystansu D b F Pb-dys-pz potencjał bezpiecznościowy dysponowany, w przedziale dystansu potencjalnego zagrożenia D b-pz F Pb-os (D b ) potencjał bezpiecznościowy osiągalny, w przedziale dystansu bezpiecznościowego D b F Pb-os-max (D b ) potencjał bezpiecznościowy osiągalny, maksymalny w przedziale dystansu bezpiecznościowego D b F Pb-os-max-pz maksymalny bezpiecznościowy potencjał osiągalny, w przedziale potencjalnego zagrożenia D b-pz F Pb-os-min (D b ) potencjał bezpiecznościowy osiągalny, minimalny w przedziale dystansu bezpiecznościowego D b F Pb-os-min-pz minimalny bezpiecznościowy potencjał osiągalny, w przedziale potencjalnego zagrożenia D b-pz F Pb-rz (D b ) potencjał bezpiecznościowy realizowany w przedziale dystansu D b F Pb-rz-pz potencjał bezpiecznościowy realizowany, w przedziale potencjalnego zagrożenia D b-pz F Pb-wym (D b ) potencjał bezpiecznościowy wymagany w przedziale dystansu D b F P-d (T zad ) potencjał dopuszczalny w przedziale czasu realizacji zadania T zad F P-da (T zad ) potencjał dopuszczalny w aspekcie administracyjnym, w przedziale czasu realizacji zadania T zad 9

10 F P-db (T zad ) F P-de (T zad ) F P-d-max (T zad ) F P-d-max-zdm F P-d-min (T zad ) F P-d-min-zdm F P-dt (T zad ) F P-dys (T zad ) F P-dys-max F P-kz F P-kz F P-os (T zad ) F P-os-max (T zad ) F P-os-max-zdm F P-os-min (T zad ) F P-os-min-zdm F P-pn F P-rz (T zad ) F PU (T zad ), F P (T zad ) F P-un F P-uz F P-wym (T zad ) F P-zad-dys-max F P-zad-rz-max k k d k g L potencjał dopuszczalny w aspekcie bezpiecznościowym, w przedziale czasu realizacji zadania T zad potencjał dopuszczalny w aspekcie ekonomicznym, w przedziale czasu realizacji zadania T zad potencjał dopuszczalny, maksymalny w przedziale czasu realizacji zadania T zad maksymalny potencjał dopuszczalny, w maksymalnym, dysponowanym przedziale czasu realizacji zadania potencjał dopuszczalny, minimalny w przedziale czasu realizacji zadania T zad minimalny potencjał dopuszczalny, w maksymalnym, dysponowanym przedziale czasu realizacji zadania potencjał dopuszczalny w aspekcie technicznym, w przedziale czasu realizacji zadania T zad potencjał dysponowany w przedziale czasu realizacji zadania T zad maksymalny potencjał dysponowany końcowa wartość potencjału w stanie zdatności; wartość potencjału w chwili uszkodzenia się systemu (obiektu) końcowa wartość potencjału w stanie zdatności; wartość potencjału w chwili uszkodzenia się systemu (obiektu) potencjał osiągalny w przedziale czasu realizacji zadania T zad potencjał osiągalny, maksymalny w przedziale czasu realizacji zadania T zad maksymalny potencjał osiągalny, w maksymalnym, dysponowanym przedziale czasu realizacji zadania potencjał osiągalny, minimalny w przedziale czasu realizacji zadania T zad minimalny potencjał osiągalny, w maksymalnym, dysponowanym przedziale czasu realizacji zadania początkowa wartość potencjału w stanie niezdatności potencjał realizowany w przedziale czasu zadania T zad potencjał użytkowy w przedziale realizacji zadania T zad ustalona wartość potencjału w stanie niezdatności ustalona wartość potencjału w stanie zdatności potencjał wymagany w przedziale czasu realizacji zadania T zad potencjał dysponowany dla zadań o maksymalnym, dysponowanym przedziale czasu realizacji potencjał rzeczywisty dla zadań o maksymalnym, rzeczywistym przedziale czasu realizacji współczynnik (parametr) funkcji wielkości opisującej dolna (najmniejsza) wartość współczynnika k górna (największa) wartość współczynnika k zbiór wielkości opisujących stan systemu (obiektu) 10

11 L b l bi l bi, 0 l i l i, 0 l i, max l i, min L max L min 1 (t) 2 (t) b M D M F M K M O M U O O n O s P s P z Q n R R(D b ) R(t) R(T zad ) S D S DB S DF S DO S DU S F S i S K zbiór wielkości opisujących stan bezpiecznościowy systemu (obiektu) i-ta wielkość opisująca bezpieczność systemu wartość początkowa i-tej wielkości opisującej bezpieczność i-ta wielkość opisująca wartość początkowa i-tej wielkości opisującej maksymalna, dopuszczalna wartość i-tej wielkości opisującej minimalna, dopuszczalna wartość i-tej wielkości opisującej zbiór maksymalnych, dopuszczalnych wartości wielkości opisujących stan systemu zbiór minimalnych, dopuszczalnych wartości wielkości opisujących stan systemu współczynnik intensywności uszkodzeń losowych systemu (obiektu) współczynnik intensywności uszkodzeń losowych niezależnych w chwili t współczynnik intensywności uszkodzeń losowych zależnych w chwili t współczynnik intensywności uszkodzeń losowych systemu bezpiecznościowego moduł diagnostyczny moduł funkcjonalny moduł konstrukcyjny moduł obsługowy moduł użytkowy operator systemu oddziaływania zewnętrzne niesprzyjające oddziaływania zewnętrzne sprzyjające pobudzenia sterujące prawdopodobieństwo zdatności systemu (obiektu) prawdopodobieństwo niezdatności systemu (obiektu) relacja pomiędzy elementami systemu, np. relacja typu sterującego prawdopodobieństwo nieuszkodzenia się systemu bezpiecznościowego w przedziale dystansu D b prawdopodobieństwo nieuszkodzenia się systemu (obiektu) do chwili t prawdopodobieństwo nieuszkodzenia się systemu (obiektu) w przedziale czasu T zad struktura diagnostyczna struktura diagnostyczno-bezpiecznościowa struktura diagnostyczno-funkcjonalna struktura diagnostyczno-obsługowa struktura diagnostyczno-użytkowa struktura funkcjonalna i-ty sygnał diagnostyczny struktura konstrukcyjna 11

12 S O struktura obsługowa S U struktura użytkowa S zo zwrotne oddziaływanie odbiorcy efektu odpadowego S zo zwrotne oddziaływanie odbiorcy efektu odpadowego S zs zwrotne oddziaływanie obiektu na operatora S zs zwrotne oddziaływanie obiektu na operatora S zu zwrotne oddziaływanie odbiorcy efektu użytecznego S zu zwrotne oddziaływanie odbiorcy efektu użytecznego t czas, chwila bieżąca T przedział czasu [t 0, t) t 0 początkowa chwila przedziału czasu T t do chwila, w której wielkość dozorowana osiąga wartość dozorowaną T dz okres (krok) dozorowania; przedział czasu między kolejnymi diagnozowaniami sondującymi w procesie dozorowania t gr chwila, w której efektywność (potencjalność) osiąga wartość graniczną t kr chwila, w której efektywność (potencjalność) osiąga wartość krytyczną t n chwila uszkodzenia się systemu (obiektu) T n przedział czasu, po którym obiekt (system) przechodzi w stan niezdatności T nf przedział czasu niezdatności funkcjonalnej wartość oczekiwana czasu do uszkodzenia; okres uszkodzeniowy t pr chwila przerwania funkcjonowania obiektu w wyniku interwencji operatora lub układu dozorująco-terapeutycznego t rd chwila, w której w wyniku interwencji operatora lub układu dozorująco-terapeutycznego następuje odtworzenie efektywności (potencjalności) t un chwila, w której efektywność (potencjalność) w stanie niezdatności osiąga wartość ustaloną T un przedział czasu, po którym potencjał (efekt) systemu, w stanie niezdatności, osiąga wartość ustaloną T ter okres procesu użytkowo-terapeutycznego; przedział czasu pomiędzy kolejnymi odnowami obiektu t uz chwila, w której efektywność (potencjalność) w stanie zdatności osiąga wartość ustaloną T zad przedział czasu realizacji zadania; T zad = [t 0, t z ] dopuszczalny przedział czasu realizacji zadania dozwolony, ze względu na potencjał dopuszczalny, przedział czasu realizacji zadań wymaganych dozwolony, ze względu na potencjał realizowany, przedział czasu realizacji zadań wymaganych dozwolony, ze względu na potencjał dysponowany, przedział czasu realizacji zadań wymaganych T n-ocz T zad-dop T zad-dp T zad-dr T zad-ds 12

13 T zad-dys-max maksymalny, dysponowany przedział czasu realizacji zadania T zad-dys-opt optymalny, dysponowany przedział czasu realizacji zadania T zad-kr krytyczny ze względu na potencjał (lub efekt) przedział czasu realizacji zadania T zad-max maksymalny przedział czasu realizacji zadania T zad-min minimalny przedział czasu realizacji zadania T zad-ndp niedozwolony, ze względu na potencjał dopuszczalny, przedział czasu realizacji zadań wymaganych T zad-ndr niedozwolony, ze względu na potencjał realizowany, przedział czasu realizacji zadań wymaganych T zad-nds niedozwolony, ze względu na potencjał dysponowany, przedział czasu realizacji zadań wymaganych T zad-os osiągalny przedział czasu realizacji zadania T zad-rz-max maksymalny przedział czasu rzeczywistej realizacji zadania T zf przedział czasu zdatności funkcjonalnej czas do uszkodzenia się obiektu w wyniku procesów zużyciowostarzeniowych opóźnienie czasowe b dystans do uszkodzenia się systemu bezpiecznościowego w wyniku procesów zużyciowo-starzeniowych czas do uszkodzenia się obiektu w wyniku procesów losowych b dystans do uszkodzenia się systemu bezpiecznościowego w wyniku procesów losowych W Pb-dys-d (D b-pz ) potencjałowo-bezpiecznościowy wskaźnik dyspozycyjności do bezpieczności dopuszczalnej W Pb-dys-wym (D b-pz ) potencjałowo-bezpiecznościowy wskaźnik dyspozycyjności do bezpieczności wymaganej W Pb-os-d (D b-pz ) potencjałowo-bezpiecznościowy wskaźnik osiągalności bezpieczności dopuszczalnej W Pb-rz-wym (D b-pz ) potencjałowo-bezpiecznościowy wskaźnik realizacji bezpieczności wymaganej W Pb-wym-d (D b-pz ) potencjałowo-bezpiecznościowy wskaźnik wymagalności bezpieczności dopuszczalnej W P-d-os (T zad ) potencjałowy wskaźnik dopuszczalności zadań osiągalnych W P-dys-d (T zad ) potencjałowy wskaźnik dyspozycyjności do zadań dopuszczalnych W P-dys-wym (T zad ) potencjałowy wskaźnik dyspozycyjności do zadań wymaganych W P-os-d (T zad ) potencjałowy wskaźnik osiągalności zadań dopuszczalnych W P-rz-wym (T zad ) potencjałowy wskaźnik realizacji zadań wymaganych W P-wym-d (T zad ) potencjałowy wskaźnik wymagalności zadań dopuszczalnych W w właściwości wewnętrzne systemu (obiektu) Z t wartość oczekiwana rozkładu zmiennej losowej Z(t) 13

14 Memu Mistrzowi i niezawodnemu Przyjacielowi prof. Lesławowi BĘDKOWSKIEMU rozprawę niniejszą dedykuję WPROWADZENIE Otaczająca nas rzeczywistość ma strukturę systemową. Rozpowszechnionym zwłaszcza w interpretacjach technicznych podstawowym modelem materialnej rzeczywistości jest tzw. system antropotechniczny (SAT). Elementami tego systemu są w najprostszym wariancie: decydent 1 systemu, operator 2 obiektu technicznego, obiekt techniczny i otoczenie systemu [27, 144, 147, 163, 219]. Zdolność systemu do realizowania i zrealizowania celu, dla którego został utworzony, zależy od stanu 3 systemu i relacji 4 łączących go z otoczeniem [144, 154, 163, 191]. Pojęcie stan systemu ( stan obiektu ) nie ma ścisłej i jednoznacznej definicji. Na ogół przyjmuje się, że stan systemu (obiektu) opisywany jest zbiorem właściwości wewnętrznych systemu (obiektu). Zauważyć tu należy, że właściwości wewnętrzne konstrukcyjne opisują stan konstrukcyjny (techniczny, quasistatyczny ) a właściwości wewnętrzne funkcjonalne opisują stan funkcjonalny (operacyjny, dynamiczny). Rozróżnienie to jest istotne m. in. ze względu na wynikające z tego faktu różnice w organizacji procesów diagnozowania sondującego i dozorowania. Racjonalne zarządzanie systemem przez decydenta i racjonalne sterowanie obiektem przez operatora możliwe jest tylko w przypadku gdy znają oni (każdy w swoim zakresie) stan systemu (w tym stan jego elementów i relacje pomiędzy nimi) oraz relacje pomiędzy systemem a otoczeniem [63, 141, 145, 154, 183, 186, 189, 190, 191, 201]. Wiedzę tę dostarczają procesy diagnozowania. Proces diagnozowania, realizowany w eksploatacyjnych fazach istnienia obiektu, jest na ogół łańcuchem działań [63] o strukturze pokazanej na Rys.1. Przegląd kierunków badań i ważniejszych publikacji z zakresu diagnostyki technicznej wskazuje, że nie wszystkie ogniwa tego łańcucha są już w wystarczającym stopniu opracowane pod względem metodologicznym i aplikacyjnym. Pierwszym ogniwem łańcucha działań diagnostycznych jest wnioskowanie zadaniowe. Wnioskowanie to obejmuje analizę zadania diagnostycznego i syntezę programu realizacji tego zadania. Zadanie diagnostyczne wynika z sytuacji eksploatacyjnej systemu a w tym z zadania eksploatacyjnego (użytkowego lub obsługowego) jakie system (a w tym obiekt techniczny np. elektryczny czy elektroniczny) powinien wykonać. Program realizacji zadania diagnostycznego musi uwzględniać potrzeby i możliwości decydenta systemu oraz potrzeby, kwalifikacje i motywacje operatora obiektu m. in. w zakresie: 1 Decydent element systemu antropotechnicznego stawiający zadania eksploatacyjne parze antropotechnicznej i oceniający efekt realizacji tych zadań. 2 Operator element systemu antropotechnicznego sterujący obiektem technicznym i tworzący z nim parę antropotechniczną. 3 Stan jakość, forma, postać czegoś, ilość czegoś, liczba kogoś w danej chwili, położenie, warunki, w których ktoś lub coś się znajduje [203]. 4 Relacja wszelki związek (zależność) między system a otoczeniem [203]. 14

15 informacji diagnostycznej (m. in. głębokości i dokładności diagnozowania, formy i języka informacji); warunków realizacji procesu diagnozowania (miejsca, czasu, kosztów); środków diagnostycznych (m. in. metod i narzędzi metrologicznych, programów komputerowych wspomagających przetwarzanie informacji i wnioskowanie diagnostyczne); podatności diagnostycznej obiektu (m. in. dostępności do wystarczającej liczby sygnałów diagnostycznych). Zauważyć w tym miejscu należy, że zadanie diagnostyczne może mieć różny zakres, cel i charakter w zależności od tego czy proces diagnozowania ogranicza się tylko do badania zdatności technicznej czy też obejmuje inne aspekty zdatności, jak np. zdatność bezpiecznościową 5 lub zdatność ekonomiczną. Zagadnienia te rozpatrywane są m. in. w pracach [9, 10, 11, 12, 63, 134, 135, 150, 156, 177, 187, 206, 211]. Drugim ogniwem łańcucha działań diagnostycznych, a zarazem ogniwem bezpośrednio związanym z obiektem technicznym jest badanie diagnostyczne. Badanie to polega na pomiarze przyrządowym lub rozpoznaniu organoleptycznym wartości sygnałów wytwarzanych przez obiekt. Tworzy się w ten sposób zbiór wyników pomiarów stanowiących pierwotną informację o stanie obiektu. Badanie diagnostyczne jest czynnością metrologiczną i wymaga zachowania reguł rządzących metrologią, jak np. zachowania określonych warunków realizacji pomiarów, zastosowania aparatury o odpowiednich właściwościach pomiarowych itp. Należy pamiętać, że uzyskany zbiór wyników jest obarczony różnorodnymi błędami, stanowi zatem jedynie przybliżony obraz rzeczywistego zbioru wartości sygnałów diagnostycznych. Zagadnieniom planowania i realizacji badań diagnostycznych poświęcone są m. in. prace [3, 7, 13, 17, 105, 113, 118, 134, 135, 137, 138, 156, 157, 180, 187, 188, 189, 197, 199]. Dalsze ogniwa łańcucha działań są etapami kolejnego przetwarzania pierwotnej informacji diagnostycznej. Trzecim ogniwem łańcucha działań diagnostycznych jest wnioskowanie pomiarowe. Efektem tego działania jest zbiór objawów (syndrom) stanu. Przetwarzanie wyników pomiarów na objawy wymaga znajomości obiektu, jego właściwości funkcjonalnych i konstrukcyjnych, czyli wymaga znajomości relacji: wyniki pomiarów objawy. Informację o zbiorze objawów można nazywać diagnozą objawową. Metodyce 6 wnioskowania pomiarowego i metodom diagnozowania kończącym się diagnozą objawową poświęcone są m. in. prace [1, 2, 4, 5, 7, 15, 16, 17, 18, 20, 113, 118, 125, 130, 133, 134, 135, 143, 148, 149, 166, 172, 199, 200, 213]. 5 Bezpieczność właściwość systemu warunkująca stan bezpieczeństwa. 6 Metodyka zbior zasad dotyczących sposobów wykonywania jakiejś pracy lub trybu postępowania prowadzącego do określonego celu [203]. 15

16 ZADANIE DIAGNOSTYCZNE BADANIE DIAGNOSTYCZNE WNIOSKOWANIE ZADANIOWE ANALIZA ZADANIA SYNTEZA PROGRAMU REALIZACJI ZADANIA PROGRAM REALIZACJI ZADANIA ZBIÓR WYNIKÓW BADANIA ANALIZA WYNIKÓW SYNTEZA OBJAWÓW WNIOSKOWANIE POMIAROWE ZBIÓR OBJAWÓW ANALIZA SYNDROMU SYNTEZA WŁAŚCIWOŚCI STRUKTURALNYCH WNIOSKOWANIE OBJAWOWE ZBIÓR STRUKTUR ANALIZA WŁAŚCIWOŚCI STRUKTURALNYCH SYNTEZA CHWILOWEJ DIAGNOZY EKSPLOATACYJNEJ WNIOSKOWANIE STRUKTURALNE CHWILOWA DIAGNOZA EKSPLOATACYJNA ANALIZA WŁAŚCIWOŚCI EKSPLOATACYJNYCH SYNTEZA ZADANIOWEJ DIAGNOZY EKSPLOATACYJNEJ WNIOSKOWANIE EKSPLOATACYJNE ZADANIOWA DIAGNOZA EKSPLOATACYJNA Rys.1. Schemat łańcucha działań w procesie diagnozowania 16

17 Czwartym ogniwem łańcucha działań diagnostycznych jest wnioskowanie objawowe. W wyniku tego wnioskowania powstaje informacja o właściwościach strukturalnych obiektu. W odniesieniu do obiektu technicznego można mówić m.in. o: strukturze konstrukcyjnej (technicznej); strukturze funkcjonalnej (operacyjnej); strukturze diagnostycznej; strukturze obsługowej. W zależności od potrzeb i możliwości efektem wnioskowania objawowego może być informacja o właściwościach tylko niektórych z wymienionych struktur. Przy diagnozowaniu użytkowym na ogół wystarcza informacja o właściwościach struktury funkcjonalnej i diagnostycznej, a przy diagnozowaniu obsługowym istotne są informacje o strukturze diagnostycznej i obsługowej. Przetwarzanie syndromu na informację o strukturach obiektu wymaga znajomości relacji: syndrom właściwości strukturalne. Informację o strukturach obiektu można nazywać diagnozą strukturalną. Istotnym zagadnieniem w tym obszarze jest wiarygodność diagnozy strukturalnej. Problem ten należy rozpatrywać w dwu aspektach: zgodności informacyjnej treści diagnozy ze stanem rzeczywistym; zgodności czasowej treści diagnozy ze stanem rzeczywistym. Ten drugi aspekt jest szczególnie istotny w przypadku: procesów dozorowania sprzężonych z natychmiastowymi działaniami terapeutycznymi; obiektów elektronicznych, które zazwyczaj charakteryzują się względnie dużą dynamiką zmian stanów funkcjonalnych. Metodyce wnioskowania objawowego i metodom diagnozowania kończącym się diagnozą strukturalną poświęcone są m. in. prace [9, 10, 11, 12, 13, 14, 25, 36, 37, 38, 44, 52, 53, 55, 71, 117, 126, 127, 129, 130, 131, 132, 155, 172, 174, 189, 190, 197, 199, 211, 213, 216, 217]. Piątym ogniwem łańcucha działań diagnostycznych jest wnioskowanie strukturalne. Wynikiem tego działania jest informacja o zdolności obiektu do realizowania określonych zadań użytkowych lub obsługowych. Zdolność ta jest jak wiadomo funkcją chwilowych właściwości eksploatacyjnych obiektu. Pod pojęciem chwilowych właściwości eksploatacyjnych rozumieć należy wartości wielkości opisujących stany eksploatacyjne obiektu (tzn. stany użytkowania lub obsługiwania) w określonej chwili i w określonych warunkach. Przykładem takich właściwości jest: wartość momentu rozwijanego przez silnik elektryczny w określonej chwili, wartość mocy maszyny przy określonym sterowaniu i zasilaniu, wartość napięcia na zaciskach akumulatora w chwili badania, wartość szybkości transmisji w łączu teletransmisyjnym w określonych warunkach, itp. Zauważmy, że do zbioru takich właściwości eksploatacyjnych należą potencjalność i efektywność, będące chwilowymi (funkcjonalnymi) miarami odpowiednio możliwości i skutków eksploatacyjnych działania obiektu. 17

18 Przetwarzanie informacji o strukturach obiektu na informację o zdolności obiektu do realizowania zadania eksploatacyjnego wymaga znajomości relacji: struktury obiektu chwilowe właściwości eksploatacyjne obiektu. Informację o chwilowych (operacyjnych) właściwościach eksploatacyjnych obiektu można nazywać chwilową diagnozą eksploatacyjną. Metodyce wnioskowania strukturalnego i metodom diagnozowania kończącym się chwilową diagnozą eksploatacyjną poświęcone są m. in. prace [4, 8, 19, 21, 27, 34, 43, 45, 47, 48, 59, 65, 67, 69, 73, 77, 78, 135, 140, 150, 168, 211, 217]. Szóstym (i ostatnim) ogniwem łańcucha działań diagnostycznych jest wnioskowanie eksploatacyjne. Wynikiem tego działania jest informacja o zdolności obiektu do zrealizowania określonych zadań użytkowych lub obsługowych. Zdolność ta jest jak łatwo zauważyć funkcją przedziałowych (zadaniowych) właściwości eksploatacyjnych obiektu. Pod pojęciem przedziałowych właściwości eksploatacyjnych rozumieć należy wartości wielkości opisujących stany eksploatacyjne obiektu (tzn. stany użytkowania lub obsługiwania) w określonym przedziale czasu i w określonych warunkach. Przykładem takich właściwości jest: wartość pracy wykonywanej przez maszynę elektryczną w określonym przedziale czasu, wartość energii wypromieniowywanej przez antenę stacji nadawczej w jednostce czasu, wartość ciepła akumulowanego w urządzeniu elektronicznym w jednym cyklu pracy i w określonych warunkach, itp. Zauważmy, że do zbioru takich właściwości eksploatacyjnych należą potencjał i efekt, będące przedziałowymi (zadaniowymi) miarami odpowiednio możliwości i skutków eksploatacyjnych działania obiektu. Przetwarzanie informacji o chwilowych właściwościach eksploatacyjnych na informację o zdolności obiektu do zrealizowania zadania eksploatacyjnego wymaga znajomości relacji: chwilowe właściwości eksploatacyjne zadaniowe właściwości eksploatacyjne obiektu. Do zdefiniowania zadaniowej diagnozy eksploatacyjnej niezbędna jest znajomość zbioru zadań eksploatacyjnych, warunków ich realizacji, właściwości niezawodnościowych obiektu oraz właściwości operatora obiektu. Metodyce wnioskowania eksploatacyjnego i metodom diagnozowania kończącym się zadaniową diagnozą eksploatacyjną poświęcone są m. in. prace [30, 57, 63, 65, 67, 69, 72, 75, 77, 79, 85, 92, 94, 101, 102, 104, 120, 121, 123, 146, 167, 220]. Niniejsza rozprawa poświęcona jest głównie syntezie metody wnioskowania strukturalnego w oparciu o charakterystyki potencjalnościowo-efektywnościowe obiektu (systemu) oraz syntezie metody wnioskowania eksploatacyjnego w oparciu o trajektorie potencjałowo-efektowe obiektu (systemu). Działania diagnostyczne scharakteryzowane powyżej dają się podzielić w zależności od szczegółowego celu, któremu mają służyć, na trzy poziomy [63, 135]: poziom naukowo-badawczy; poziom inżyniersko-aplikacyjny; poziom techniczno-operacyjny. Obszary działalności właściwe każdemu z tych poziomów pokazuje Rys.2. 18

19 POZIOMY DZIAŁALNOŚCI DIAGNOSTYCZNEJ POZIOM NAUKOWO- -BADAWCZY SYNTEZA METOD: - MODELOWANIA OBIEKTÓW DIAGNOZOWANIA - BADANIA DIAGNOSTYCZNEGO - WNIOSKOWANIA DIAGNOSTYCZNEGO - ORGANIZACJI PROCESÓW DIAGNOZOWANIA - SYNTEZY SYSTEMÓW DIAGNOSTYCZNYCH - WERYFIKACJI PROCESÓW DIAGNOZOWANIA I SYSTEMÓW DIAGNOSTYCZNYCH POZIOM INŻYNIERSKO- -APLIKACYJNY APLIKACJA METOD: - MODELOWANIA OBIEKTÓW DIAGNOZOWANIA - BADANIA DIAGNOSTYCZNEGO - WNIOSKOWANIA DIAGNOSTYCZNEGO - ORGANIZACJI PROCESÓW DIAGNOZOWANIA - SYNTEZY SYSTEMÓW DIAGNOSTYCZNYCH - WERYFIKACJI PROCESÓW DIAGNOZOWANIA I SYSTEMÓW DIAGNOSTYCZNYCH REALIZACJA METOD: POZIOM TECHNICZNO- -OPERACYJNY - BADANIA DIAGNOSTYCZNEGO - WNIOSKOWANIA DIAGNOSTYCZNEGO - WERYFIKACJI WYNIKÓW DIAGNOZOWANIA Rys.2. Ilustracja poziomów działalności diagnostycznej Poziom naukowo-badawczy obejmuje te wszystkie działania, które służą tworzeniu podstaw teoretycznych działalności diagnostycznej. Do tego poziomu należą zatem prace poświęcone syntezie zasad, metodyk i metod diagnozowania różnorodnych systemów (np. elektronicznych), obiektów i elementów, a także procesów i relacji. Dokonajmy szczegółowszego przeglądu obszarów badawczych należących do tego poziomu. 1. Synteza metod modelowania obiektów diagnozowania. Obszar ten obejmuje m. in. syntezę metod tworzenia modeli diagnostycznych, funkcjonalnych, użytkowych, obsługowych itp. Tym zagadnieniom poświęcone są m. in. prace [6, 33, 35, 46, 50, 62, 74, 153, 154, 162, 228]. 19

20 2. Synteza metod badania diagnostycznego. Obszar ten obejmuje m. in. syntezę metod identyfikacji i analizy sygnałów diagnostycznych oraz metrologiczne aspekty pomiaru ich wartości. Tym zagadnieniom poświęcone są m. in. prace [1, 2, 3, 5, 7, 13, 17, 18, 51, 70, 113, 117, 132, 134, 135, 136, 137, 138, 143, 149, 157, 165, 172, 174, 180]. 3. Synteza metod wnioskowania diagnostycznego. Obszar ten obejmuje m. in. syntezę metod wnioskowania pomiarowego, objawowego, strukturalnego i eksploatacyjnego oraz narzędzi wspomagających procesy wnioskowania (np. w postaci komputerowych programów doradczych). Tym zagadnieniom poświęcone są m. in. prace [1, 2, 4, 8, 15, 16, 41, 47, 48, 49, 60, 61, 65, 67, 69, 80, 83, 89, 90, 91, 92, 94, 95, 96, 97, 105, 128, 129, 135, 150, 151, 178, 179, 180, 181, 189, 190, 226, 227]. 4. Synteza metod organizacji procesów diagnozowania. Obszar ten obejmuje m. in. aplikacje metod optymalizacyjnych do wymagań organizacyjnych procesów diagnostycznych i diagnostyczno-terapeutycznych. Tym zagadnieniom poświęcone są m. in. prace [9, 10, 11, 12, 14, 20, 44, 55, 59, 71, 106, 135, 168, 170, 172, 175, 188, 204, 205, 226, 227]. 5. Synteza metod tworzenia systemów diagnostycznych. Obszar ten obejmuje m. in. metodykę syntezy struktury systemów diagnostycznych, a zwłaszcza urządzeń diagnozujących. Tym zagadnieniom poświęcone są m. in. prace [40, 117, 127, 155, 164, 172, 175, 176, 177, 184, 185, 206, 212]. 6. Synteza metod weryfikacji procesów diagnozowania i systemów diagnostycznych. Obszar ten obejmuje m. in. metody i narzędzia (np. komputerowo-symulacyjne) weryfikacji wiarygodności diagnoz, optymalności organizacji procesów diagnozowania i optymalności struktur systemów diagnostycznych. Tym zagadnieniom poświęcone są m. in. prace [49, 61, 109, 110, 209, 212, 221]. Poziom inżyniersko-aplikacyjny obejmuje te wszystkie działania, które służą aplikacji wiedzy teoretycznej do praktyki inżynierskiej. Do tego poziomu należą zatem prace poświęcone syntezie obiektowo i procesowo zorientowanych metod, procedur, programów i narzędzi diagnostycznych. Przykładowymi publikacjami na tym poziomie są prace [22, 58, 88, 96, 98, 139, 200]. Poziom techniczno-operacyjny obejmuje te wszystkie działania, które służą syntezie diagnozy dla konkretnego obiektu, w konkretnych warunkach, a wynikające z kolejnych ogniw łańcucha działań diagnostycznych (Rys.1). Na tym poziomie realizuje się działania typowo operacyjne, służące wykonaniu zadań stawianych systemowi obsługi i procesowi diagnostyczno-terapeutycznemu. Z przedstawionego przeglądu wynika, że nie wszystkie kierunki i obszary działalności diagnostycznej cieszą się zadawalająco wysokim zainteresowaniem. Najwięcej prac dotyczy jak łatwo zauważyć zagadnień badania diagnostycznego (Rys.1), wnioskowania pomiarowego i wnioskowania objawowego i co warto podkreślić głównie w odniesieniu do obiektów mechanicznych. Zdecydowanie zbyt mało uwagi poświęca się jak 20

21 dotychczas zagadnieniom wnioskowania eksploatacyjnego, metodom syntezy systemów diagnostycznych oraz metodom weryfikacji organizacji procesów i systemów diagnostycznych zwłaszcza w odniesieniu do systemów antropotechnicznych zawierających obiekty elektryczne i elektroniczne. Żaden z autorów wymienionych w bibliografii prac (poza pracami L. Będkowskiego np. [27, 30, 34]) nie podejmuje problematyki diagnozowania systemów (obiektów) w ujęciu potencjałowo-efektowym. Nie ma w związku z tym opracowań zawierających systemowe, prognostyczne i genetyczne miary i kryteria zdatności użytkowej systemów (obiektów). Brak jest także uogólnionych, systemowych kryteriów wnioskowania eksploatacyjnego w aspekcie diagnostycznym. Najbliższe takiemu ujęciu problematyki diagnozowania są prace C. Cempla i H.G. Natke (np. [121, 123]) poświęcone energetycznym przemianom zachodzącym w eksploatowanych obiektach. Model procesora energii omawiany przez tych Autorów pozwala m. in. na prognozowanie przedziału czasu do uszkodzenia obiektu. Energetyczny model obiektu nie pozwala jednak jak łatwo zauważyć na diagnozowanie np. właściwości operatora i decydenta systemu. Niniejsza rozprawa jest systemowym i uogólniającym rozwinięciem potencjałowo-efektowego ujęcia problematyki diagnozowania, które w ogólnym zarysie jako pierwszy sformułował L. Będkowski m. in. w pracy [27]. Stopień uogólnienia zawartej w rozprawie koncepcji diagnozowania opierającego się na potencjałowo-efektowym ujęciu właściwości systemów i obiektów pozwala na tworzenie szczegółowych metod diagnozowania w aspekcie użytkowym i obsługowym a także w aspekcie bezpiecznościowym, ekonomicznym i prawnym różnorodnych systemów antropotechnicznych z dowolnymi obiektami (np. elektronicznymi, elektrycznymi, mechanicznymi). Takich właściwości nie posiada żadna ze znanych mi metod diagnozowania. 21

22 CEL I ZAKRES ROZPRAWY Wobec ogromnej różnorodności obiektów technicznych w coraz większym zakresie zelektronizowanych, a równocześnie wymagających coraz skuteczniejszych metod diagnostyczno-terapeutycznych istnieje wyraźna potrzeba opracowania w miarę uniwersalnej, opartej na czytelnych kryteriach, metodyki diagnozowania nie tylko dowolnych obiektów technicznych (elektronicznych, elektroenergetycznych, mechanicznych) ale także układów operator obiekt techniczny (czyli par antropotechnicznych) oraz systemów: decydent operator obiekt techniczny (czyli systemów antropo- lub socjotechnicznych). Pierwszym celem rozprawy jest synteza uogólnionej, systemowej metody 1 diagnozowania (w tym także prognozowania i genezowania) systemów antropotechnicznych i obiektów technicznych zwłaszcza zawierających elektroniczne lub elektryczne układy sterowania i dozorowania. Drugim celem rozprawy jest rozwinięcie i aplikowanie teorii potencjałów eksploatacyjnych (zwłaszcza użytkowych) do potrzeb syntezy kryteriów zdatności (zwłaszcza użytkowej) obiektów oraz systemów technicznych i antropotechnicznych. Rozprawa w zwięzłym ujęciu - zawiera opis właściwości użytkowych systemów (o dowolnej strukturze) w ujęciu potencjałowo-efektowym oraz syntezę metody prognozowania zdatności zadaniowej, w aspekcie technicznym i bezpiecznościowym, systemów antropotechnicznych w fazie użytkowania. Do ważniejszych oryginalnych elementów rozprawy należą: - potencjałowo-efektowa interpretacja systemu antropotechnicznego; - diagnostyczna interpretacja pojęć potencjału i potencjalności, efektu i efektywności; - diagnostyczna klasyfikacja obiektów ze względu na charakter trajektorii potencjałowych i efektowych; - diagnostyczna klasyfikacja obiektów ze względu na charakter trajektorii potencjalnościowych i efektywnościowych; - synteza potencjałowych kryteriów i miar zdatności użytkowej pary antropotechnicznej; - przykłady wnioskowania diagnostycznego w oparciu o trajektorie potencjałowe; - synteza zasad organizacji procesu diagnostyczno-terapeutycznego w oparciu o trajektorie potencjałowe pary antropotechnicznej; - miara i kryterium kompatybilności struktury diagnostycznej i obsługowej obiektu; - charakterystyka metod zwiększania kompatybilności operatora i obiektu; - potencjałowo-zadaniowa interpretacja struktury systemu bezpieczeństwa systemu antropotechnicznego; - synteza potencjałowych kryteriów i miar bezpieczeństwa systemu antropotechnicznego; 1 Metoda sposób naukowego badania rzeczy i zjawisk; ogół reguł stosowanych przy badaniu rzeczywistości [203]. 22

23 - przykłady wnioskowania bezpiecznościowego w oparciu o charakterystyki potencjałowe pary antropotechnicznej. Diagnozowanie operatora człowieka jest sprowadzone w rozprawie do diagnozowania kwalifikacji, motywacji i predyspozycji zadaniowych operatora poprzez ocenę skutków jego oddziaływania na obiekt. Poszczególne, zasadnicze rozdziały rozprawy, poświęcone są zagadnieniom scharakteryzowanym poniżej. Rozdział 1 zawiera przegląd ważniejszych z diagnostycznego punktu widzenia modeli systemu antropotechnicznego oraz eksploatacyjnych, uogólnionych miar jego możliwości. Wychodząc z założenia, że celem istnienia każdego realnego systemu jest zaspokojenie określonych potrzeb użytkownika-decydenta systemu (w tym także potrzeb innych systemów istniejących w otoczeniu) łatwo dojść do wniosku, że - przynajmniej w odniesieniu do fazy eksploatacji - zadaniem systemu antropotechnicznego jest: wytworzyć określony efekt użytkowy (lub obsługowy), o określonych właściwościach, w wymaganej ilości, w wymaganym czasie, przy dopuszczalnych nakładach, z zachowaniem wymaganego poziomu bezpieczeństwa i ograniczeń prawno-administracyjnych. Aby zadanie to zostało zrealizowane konieczne jest racjonalne zarządzanie systemem przez decydenta i racjonalne sterowanie obiektem przez operatora. W obu tych przypadkach podstawę właściwych decyzji (np. eksploatacyjnych) powinny stanowić diagnozy określające możliwości systemu (czyli osiągalny potencjał systemu) oraz potrzeby decydenta (czyli wymagany efekt działania systemu). Przegląd ważniejszych definicji i pojęć związanych z potencjałem i efektem systemu antropotechnicznego oraz propozycję klasyfikacji par antropotechnicznych ze względu na charakter trajektorii potencjałowych i efektowych zawiera Rozdział 2. Zauważmy, że diagnozy odnoszące się do potencjału systemu mają charakter aprioryczny, a diagnozy odnoszące się do efektu działania systemu mają charakter aposterioryczny. W obu przypadkach proces diagnozowania aby stwarzał możliwość sformułowania diagnozy systemowej (tj. diagnozy dotyczącej całego systemu) musi obejmować: - właściwości obiektu; - właściwości operatora obiektu; - właściwości decydenta systemu; - relacje operator-obiekt (w tym zagadnienie kompatybilności oddziaływań sterujących realizowanych i wymaganych); - relacje decydent-operator (w tym zagadnienie zgodności stawianych zadań z możliwościami pary antropotechnicznej); - relacje otoczenie-obiekt (tzn. oddziaływania wejściowe, niesterujące); - relacje obiekt-otoczenie (tzn. oddziaływania wyjściowe). Rozdział 3 poświęcony jest syntezie systemowej (tj. uwzględniającej wymienione elementy systemu) metody diagnozowania. Metoda ta pozwala na realizację: - wnioskowania prognostycznego i sformułowanie prognozy - w przypadku gdy podstawę stanowią trajektorie potencjałowe i potencjałowe kryteria zdatności systemu antropotechnicznego; 23

24 - wnioskowania genetycznego i sformułowanie genezy w przypadku gdy podstawę stanowią trajektorie efektowe i efektowe kryteria zdatności systemu antropotechnicznego. Proponowana metoda diagnozowania, oparta o trajektorie potencjałowe lub efektowe, pozwala na realizację procesu diagnozowania według analogicznych zasad i przy wykorzystaniu analogicznych kryteriów nie tylko w aspekcie technicznym (zdatność techniczna) lecz także: - bezpiecznościowym (zdatność bezpiecznościowa); - ekonomicznym (zdatność ekonomiczna); - prawno-administracyjnym (zdatność formalna). Stwierdzenie, że system jest zdatny technicznie stwarza podstawy do diagnozowania w aspekcie bezpiecznościowym, ekonomicznym i prawnym. W tym znaczeniu diagnozowanie stanu technicznego jest podstawowym lecz nie jedynym rodzajem diagnozowania. Praktyka wykazuje, że nie jest konieczne aby system spełniał wymagania w całym przedziale czasowym realizacji zadania. Obiekt (lub operator) może wykazywać fluktuacje stanu, może zmieniać swoje właściwości itp., a mimo to może być możliwe wykonanie zadania z satysfakcjonującym użytkownika efektem i w wymaganym czasie. Aby tak się stało w systemie musi się realizować proces diagnostycznoterapeutyczny. Podstawą decyzji i działań terapeutycznych (tj. regulacyjnych i naprawczych) w tym procesie jest informacja o potencjalnych możliwościach systemu uzyskiwana w wyniku dozorowania. W Rozdziale 4 przedstawiona jest metoda syntezy organizacji procesu diagnostyczno-terapeutycznego oparta na informacjach o trajektoriach potencjałowych dozorowanej pary antropotechnicznej i na potencjałowych, eksploatacyjnych kryteriach decyzyjnych. W oparciu o diagnozy systemowe możliwe jest podejmowanie różnorodnych decyzji eksploatacyjnych. Najważniejsze z nich to decyzje użytkowe. U podstaw ciągu decyzji użytkowych leżą decyzje strukturalne. Dotyczą one syntezy struktury systemu antropotechnicznego a polegają na wyborze ze zbioru obiektów technicznych, ze zbioru operatorów i ze zbioru zadań eksploatacyjnych takich trójek operator-obiekt-zadanie, które rokują osiągnięcie w określonych warunkach najlepszego efektu. Jeśli dostępne zbiory nie pozwalają na dobranie trójek zapewniających uzyskanie wymaganego efektu to można: - przystosować kwalifikacje operatorów (np. przez kształcenie) do dostępnych obiektów i wymaganych zadań; - przystosować obiekty (np. przez regenerację lub wymianę) do operatorów i zadań; - przystosować zadania (np. przez zmianę zakresu lub warunków realizacji) do operatorów i obiektów. Rozdział 5 rozprawy poświęcony jest syntezie sposobów i kryteriów przystosowania struktur obiektów do zadań eksploatacyjnych oraz przystosowania operatorów do obiektów. 24

25 Zdatność systemu w aspekcie technicznym jest (a przynajmniej powinna być) skorelowana ze zdatnością w aspekcie bezpiecznościowym. Rozdział 6 poświęcony jest aplikacji - scharakteryzowanej w rozdziale 3 - metody trajektorii potencjałowych, do diagnozowania systemu w aspekcie bezpiecznościowym. Ważniejszymi elementami przedstawionych tu rozważań są: synteza struktury systemu bezpieczeństwa systemu antropotechnicznego; potencjałowe miary i kryteria zdatności bezpiecznościowej systemu; wnioskowanie diagnostyczne oparte na analizie przebiegu trajektorii potencjałowo-bezpiecznościowych systemu. Przykłady zastosowania proponowanej w rozprawie potencjałowo-efektowej metody diagnostycznego wnioskowania użytkowego zawarty jest w Dodatku 1. Przykłady zastosowania proponowanej w rozprawie potencjałowo-efektowej metody diagnostycznego wnioskowania bezpiecznościowego zawarty jest w Dodatku 2. Przykład zastosowania proponowanej w rozprawie metody polepszenia charakterystyki potencjałowo-efektowej systemu poprzez poprawienie kompatybilności struktury diagnostycznej i struktury obsługowej obiektu zawarty jest w Dodatku 3. 25

26 Rozdział 1 SYSTEM ANTROPOTECHNICZNY JAKO OBIEKT DIAGNOZOWANIA 1.1. Model systemu w ujęciu eksploatacyjnym System to, jak wiadomo, każda celowo wyodrębniona zbiorowość elementów powiązanych zależnościami i wzajemnymi oddziaływaniami. Te powiązania i oddziaływania między elementami, zwane krócej relacjami, określają strukturę systemu. Dlatego czasem definiuje się system jako układ relacji przekształceń i relacji sprzężeń [144]. Właściwości systemu determinowane są właściwościami relacji oraz właściwościami elementów systemu. Opis systemu w ujęciu eksploatacyjnym opiera się najczęściej na cybernetycznej definicji systemu [154], która brzmi: system to składająca się z elementów funkcjonalna całość wyodrębniona z otoczenia, na którą otoczenie oddziaływuje za pośrednictwem wielkości wejściowych i która zwrotnie oddziaływuje na otoczenie za pośrednictwem wielkości wyjściowych. Modele tak rozumianego systemu mogą mieć charakter deterministyczny lub stochastyczny. Model deterministyczny systemu charakteryzuje się jednoznacznością zależności funkcyjnych pomiędzy wielkościami wyjściowymi a wejściowymi. Model stochastyczny systemu jest modelem, w którym nie są znane zależności funkcyjne (odwzorowania) pomiędzy wielkościami wyjściowymi a wejściowymi np. ze względu na nieznaną liczbę wielkości wejściowych lub nieznane ich wartości. W takim przypadku przyjmuje się istnienie zależności losowej (o określonym rozkładzie) pomiędzy tymi wielkościami. Często pojęcie systemu odnoszone jest do zbiorowości zawierającej obiekty techniczne i ludzi. W zależności od liczności takiej zbiorowości przyjęło się nazywać ją systemem socjotechnicznym (elementami systemu są podzbiory ludzi oraz podzbiory obiektów technicznych) lub antropotechnicznym (elementami systemu są: decydent systemu oraz para antropotechniczna tworzona przez operatora obiektu technicznego i obiekt techniczny (Rys.1.1, Rys.1.2)). Przedmiotem przekształceń w systemie antropotechnicznym są różne postacie substancji, energii i informacji. Rola człowieka w tym systemie najwyraźniej zaznacza się w podsystemie przekształcania informacji. Proces eksploatacji w systemie antropotechnicznym rozumieć można jako przepływy i przekształcenia substancji (materiału), energii i informacji. Ilościowe i jakościowe wartości tych przepływów i przekształceń w wyróżnionej chwili determinują chwilowy stan systemu. Racjonalne sterowanie procesem eksploatacji przez decydenta systemu, może istnieć tylko wówczas, gdy otrzymuje on niezbędną informację o - przynajmniej najważniejszych - zdarzeniach zachodzących w systemie. Przy czym pod pojęciem zdarzenia rozumie się na ogół taką zmianę w relacjach pomiędzy elementami systemu, że wywo- 26

27 łuje to istotną - z punktu widzenia decydenta systemu - zmianę właściwości systemu. Informację tę uzyskuje się w procesie diagnozowania. Zauważyć tu warto, że proces diagnozowania jest nieodłącznym elementem działalności człowieka - choć nie zawsze w pełni uświadamianym [27, 141, 168, 219]. DECYDENT RELACJE INFORMACYJNE OPERATOR RELACJE INFORMACYJNE RELACJE ENERGETYCZNE OBIEKT RELACJE INFORMACYJNE RELACJE SUBSTANCJONALNE RELACJE ENERGETYCZNE Rys.1.1. Model systemu antropotechnicznego w ujęciu relacyjnym OTOCZENIE DECYDENT OPERATOR OBIEKT TECHNICZNY PARA ANTROPOTECHNICZNA Rys.1.2. Model systemu antropotechnicznego w ujęciu strukturalnym Nie trudno zauważyć, że system eksploatacji obiektów technicznych tworzony jest przez systemy antropotechniczne o określonych zadaniach eksploatacyjnych (użytkowych lub obsługowych). Strukturę tak rozumianego systemu eksploatacji pokazuje Rys

28 OTOCZENIE DECYDENT-OPERATOR SYSTEMU EKSPLOATACJI SYSTEM UŻYTKU SYSTEM OBSŁUGI Rys.1.3. Ogólna struktura systemu eksploatacji W systemie eksploatacji obiektu technicznego istnieją dwa podstawowe procesy, które muszą być analizowane w aspekcie diagnostycznym: proces użytkowania i proces obsługiwania [91, 163]. W procesie użytkowania wytwarzany jest efekt użytkowy, czyli realizowane jest zadanie, do wykonania którego obiekt został przewidziany i wytworzony. Efekt ten może mieć postać wytworu substancjonalnego (materiałowego), energetycznego lub (i) informacyjnego (Rys.1.1). Jednocześnie zauważyć należy co ma znaczenie z punktu widzenia diagnostyki że efekt użytkowy dzieli się na efekt użyteczny (pożądany skutek funkcjonowania obiektu) i efekt odpadowy (niepożądany skutek funkcjonowania obiektu). Pokazuje to Rys.1.4. ODDZIAŁYWANIA ZEWNĘTRZNE SPRZYJAJĄCE NIESPRZYJAJĄCE ZADANIA UŻYTKOWE OPERATOR UŻYTKU OBIEKT TECHNICZNY UŻYTKOWY EFEKT UŻYTECZNY (wytworzony produkt) UŻYTKOWY EFEKT ODPADOWY Rys.1.4. Model systemu użytkowania 28

29 ODDZIAŁYWANIA ZEWNĘTRZNE SPRZYJAJĄCE NIESPRZYJAJĄCE ZADANIA OBSŁUGOWE OPERATOR OBSŁUGI I NARZĘDZIA OBSŁUGOWE OBIEKT TECHNICZNY OBSŁUGOWY EFEKT UŻYTECZNY (wytworzony stan obiektu) OBSŁUGOWY EFEKT ODPADOWY Rys.1.5. Model systemu obsługiwania W procesie obsługiwania odtwarzane są potrzebne właściwości eksploatacyjne obiektu (realizowane jest zadanie obsługowe). Pożądanym efektem realizacji zadania obsługowego jest stan zdatności użytkowej obiektu. Podobnie jak w przypadku systemu użytkowania tak i w systemie obsługiwania efekt obsługowy dzieli się na efekt użyteczny i efekt odpadowy. Uwidacznia to Rys.1.5. Naturalnym następstwem systemowego postrzegania procesów eksploatacyjnych (a w tym także diagnostycznych) jest zwrócenie uwagi na relacje zachodzące pomiędzy elementami systemu. W pewnym stopniu wyjaśnia to Rys.1.6. OTOCZENIE ODDZIAŁYWANIE SPRZYJAJĄCE ODDZIAŁYWANIE NIESPRZYJAJĄCE GENERATOR POBUDZEŃ STERUJĄCYCH POBUDZENIA STERUJĄCE ODDZIAŁYWANIE ZWROTNE EFEKTYWNOŚĆ ODPADOWA OBIEKT TECHNICZNY EFEKTYWNOŚĆ UŻYTECZNA ODDZIAŁYWANIE ZWROTNE ODDZIAŁYWANIE ZWROTNE ODBIORCA EFEKTU UŻYTECZNEGO ODBIORCA EFEKTU ODPADOWEGO Rys.1.6. Model relacji obiekt techniczny otoczenie w ujęciu diagnostycznym 29

30 Zauważmy, że podstawową eksploatacyjną właściwością wyjściową obiektu jest efektywność charakteryzująca jego chwilową wydajność, a efekt jest wynikiem całkowania efektywności w przedziale czasu realizacji zadania eksploatacyjnego. Pokazany model relacji: obiekt otoczenie obiektu zwraca uwagę na potrzebę i możliwość wykorzystania informacji o tych różnorodnych oddziaływaniach w procesie diagnozowania [63] Model systemu w ujęciu potencjałowo-efektowym Przedziałową (zadaniową) miarą możliwości eksploatacyjnych działania systemu jest potencjał eksploatacyjny a przedziałową (zadaniową) miarą skutków eksploatacyjnych działania systemu jest efekt eksploatacyjny [27]. Zauważmy, że analogicznie: punktową (chwilową, funkcjonalną) miarą możliwości systemu jest potencjalność (rozumiana tu jako: chwilowa możliwość, predyspozycja, zdolność systemu do realizowania zadania eksploatacyjnego), a punktową (chwilową, funkcjonalną) miarą skutków działania systemu jest efektywność (rozumiana tu jako: chwilowa wydajność, skuteczność, intensywność realizowania zadania eksploatacyjnego). W przypadku zadań użytkowych można mówić o potencjale użytkowym i efekcie użytkowym oraz o potencjalności użytkowej i efektywności użytkowej. W przypadku zadań obsługowych można, przez analogię, posługiwać się pojęciami potencjału obsługowego i efektu obsługowego oraz potencjalności obsługowej i efektywności obsługowej. W ujęciu ogólnym zarówno potencjalność (E p ) jak i efektywność (E e ) systemu są funkcjonałami 1 określonymi na zbiorach: właściwości wewnętrznych systemu {W w }, oddziaływań sterowalnych {S} (np. pobudzeń sterujących) oraz oddziaływań niesterowalnych {Z} (np. zakłóceń), w określonej chwili (lub dla określonej wartości innej zmiennej niezależnej systemu): E t f W t, S t, Zt p p w (1.1) E t f W t, S t, Zt e e w (1.2) Właściwości wewnętrzne systemu (W w ) to wartości wielkości wewnętrznych opisujących jego strukturę (konstrukcyjną i funkcjonalną). Właściwości te zwane są wielkościami stanu lub zmiennymi stanu [225], gdyż przy określonych wartościach wielkości wejściowych determinują wartości wielkości wyjściowych. Pojęcie stan systemu ma podstawowe znaczenie dla opisu systemu. Definicja cybernetyczna tego terminu [154] stwierdza, że: stan systemu to najmniejsza liczba danych, których znajomość w wybranej chwili, przy znajomości wartości wielkości wejściowych, począwszy od tej chwili - pozwala jednoznacznie określić stan i wielkości wyjściowe systemu w przyszłości. 1 Funkcjonał funkcja, której argumentami są funkcje, a wartościami liczby rzeczywiste lub zespolone [203]. 30

31 Zbiór wartości właściwości wewnętrznych może być z punktu widzenia potrzeb diagnostycznych - utożsamiany ze stanem systemu: W w E (1.3) Potencjał jest funkcjonałem potencjalności i przedziału czasu T funkcjonowania systemu (lub przedziału wartości innej zmiennej niezależnej systemu): F T f E t tt P P p ; (1.4) Analogicznie: efekt jest funkcjonałem efektywności i przedziału czasu T funkcjonowania systemu (lub przedziału wartości innej zmiennej niezależnej systemu): F T f E t t T E E e ; (1.5) W parze antropotechnicznej podmiotem jest operator decydujący o sterujących oddziaływaniach na obiekt techniczny będący przedmiotem różnorodnych oddziaływań (nie tylko sterujących). Model obiektu i jego związków z otoczeniem (w tym także z operatorem i z decydentem systemu ukazanymi pod postacią generatora pobudzeń sterujących) pokazuje Rys.1.7. Nie jest trudno zauważyć, że argumentami funkcjonału potencjalności (a także funkcjonału efektywności) są w tym przypadku następujące wielkości: - właściwości wewnętrzne obiektu W w (t); - pobudzenia sterujące P s (t); - oddziaływania zewnętrzne sprzyjające O s (t); - oddziaływania zewnętrzne niesprzyjające O n (t); - zwrotne oddziaływanie odbiorcy efektu użytecznego S zu (t); - zwrotne oddziaływanie odbiorcy efektu odpadowego S zo (t); - zwrotne oddziaływanie obiektu na operatora (na generator pobudzeń sterujących) S zs (t). Zgodnie z przytoczonym modelem potencjalność systemu (lub w węższym rozumieniu tylko obiektu) można wyrazić zależnością: E t f W t, P t,o t,o t,s t,s t,s t p p w s s n zs zu zo (1.6) Analogicznie: efektywność systemu (obiektu) wyrazić można zależnością: E t f W t, P t,o t,o t,s t,s t,s t e (1.7) e w s s Ponieważ w rzeczywistości potencjalność (i efektywność) jest uwikłanym funkcjonałem swoich argumentów, to wygodnie jest dla uproszczenia zapisu, a co za tym idzie, dla ułatwienia dalszej analizy zagadnienia wprowadzić pojęcie wielkości opisujących stan (w domyśle: stan obiektu, stan systemu). n zs zu zo 31

32 OPERATOR (GENERATOR POBUDZEŃ STERUJĄCYCH) OTOCZENIE SPRZYJAJĄCE O s O n OTOCZENIE NIESPRZYJAJĄCE P s S zs OBIEKT W w E eu S zu ODBIORCA EFEKTU UŻYTECZNEGO E eo S zo ODBIORCA EFEKTU ODPADOWEGO Rys.1.7. Model obiektu i jego związków z otoczeniem Oznaczenia: E eu efektywność użyteczna (użytkowa lub obsługowa); E eo efektywność odpadowa (użytkowa lub obsługowa); P s pobudzenia sterujące; W w - właściwości wewnętrzne obiektu; O s sprzyjające oddziaływanie otoczenia; O n niesprzyjające oddziaływanie otoczenia; S zu zwrotne oddziaływanie na obiekt odbiorcy efektu użytecznego; S zo zwrotne oddziaływanie na obiekt odbiorcy efektu odpadowego; S zs zwrotne oddziaływanie obiektu na generator pobudzeń sterujących. Pod terminem wielkości opisujące rozumieć należy te wszystkie wielkości (zarówno wewnętrzne jak i zewnętrzne w stosunku do obiektu), które w jakikolwiek sposób wpływają na potencjalność i efektywność obiektu (lub szerzej: systemu). Opierając się na oznaczeniach wprowadzonych na Rys.1.7 można zapisać, że zbiór wielkości opisujących jest utworzony przez podzbiory następujących wielkości: L W, P,O,O,S,S, S (1.8) w s s Jeśli zapiszemy dla ujednolicenia i skrócenia notacji - zbiór tych wszystkich wielkości opisujących jako: L li ; i 1, 2,..., (1.9) n zs zu I gdzie: l i i-ta wielkość opisująca, to potencjalność i efektywność systemu można wyrazić pod postaciami: zo 32

33 E E t f 33 L t p p (1.10) t f L t e e (1.11) Zauważmy, że zgodnie z przyjętym rozumowaniem potencjał użytkowy (lub obsługowy) systemu (obiektu) jest, w sensie matematycznym, całką z potencjalności w przedziale czasu T użytkowania (lub obsługiwania) systemu (obiektu). Dla prostego przypadku, gdy funkcja podcałkowa jest przynajmniej przedziałami całkowalna, a warunki początkowe są zerowe, możemy potencjał zapisać jako: T t F E dt (1.12) P p T Podobnie: efekt użycia (lub obsłużenia) systemu (obiektu) może być wyznaczony przez całkowanie efektywności w przedziale czasu T użytkowania (lub obsługiwania) systemu (obiektu): T t F E dt (1.13) E T gdzie: t T Zauważmy na koniec, że: potencjalność jest wielkością charakteryzującą zdolność systemu (obiektu) do realizacji określonego zadania użytkowego lub obsługowego; potencjał jest wielkością charakteryzującą zdolność systemu (obiektu) do zrealizowania określonego zadania użytkowego lub obsługowego. Są to zatem miary dysponowanych, apriorycznych możliwości systemu (obiektu). Analogicznie: efektywność jest wielkością charakteryzującą intensywność realizacji przez system (obiekt) określonego zadania użytkowego lub obsługowego, czyli jest to realizująca się potencjalność; efekt jest wielkością charakteryzującą skutek zrealizowania przez systemu (obiekt) określonego zadania użytkowego lub obsługowego, czyli jest to zrealizowany potencjał. Są to zatem miary interiorycznych i aposteriorycznych (czyli wykorzystywanych i wykorzystanych) możliwości systemu (obiektu). Informacje o wartościach tych miar stanowią niezbędny element syntezy diagnoz: - chwilowych przy wykorzystaniu miar punktowych; - zadaniowych przy wykorzystaniu miar przedziałowych. Ustalanie wartości miar punktowych lub miar przedziałowych może być pośrednim celem procesu diagnostycznego realizowanego: - w systemie (obiekcie) rzeczywistym; - na modelu systemu (obiektu) np. fizycznym; e

34 - na drodze analizy logiczno-matematycznej struktury i właściwości systemu (obiektu) Podsumowanie 1. Celem działania systemu antropotechnicznego w fazie eksploatacji jest zrealizowanie określonego zadania eksploatacyjnego (użytkowego lub obsługowego). 2. Wnioskowanie diagnostyczne odnoszące się do systemu antropotechnicznego powinno opierać się nie tylko na informacjach o właściwościach elementów systemu (czyli decydenta, operatora, obiektu i otoczenia) lecz także na informacjach o właściwościach relacji pomiędzy tymi elementami (ogólnie: relacji informacyjnych, energetycznych i substancjonalnych). 3. Miarą zdolności systemu do realizacji zdania eksploatacyjnego jest potencjalność eksploatacyjna systemu, a miarą zdolności systemu do zrealizowania zdania eksploatacyjnego jest potencjał eksploatacyjny. 4. Miarą intensywności realizacji przez system zadania eksploatacyjnego jest efektywność eksploatacyjna systemu, a miarą skutku zrealizowania przez system zadania eksploatacyjnego jest efekt eksploatacyjny. 5. Wielkości wyjściowe systemu zarówno aprioryczne (potencjalność i potencjał) jak i aposterioryczne (efektywność i efekt) są na ogół wielkościami losowymi. 6. Wiedza o stanie systemu w chwili rozpoczynania zadania eksploatacyjnego oraz przynajmniej przybliżona wiedza o parametrach rozkładów pobudzeń sterujących i oddziaływań zakłócających funkcjonowanie systemu, pozwala na wyznaczenie w procesie diagnozowania parametrów rozkładów wielkości wyjściowych systemu (np. wartości oczekiwanych potencjału i efektu). Zagadnieniom poruszonym w Rozdziale 1 poświęcone są m. in. następujące opracowania własne: [54, 72, 76, 92, 141]. 34

35 Rozdział 2 ZDATNOŚĆ SYSTEMU ANTROPOTECHNICZNEGO W INTERPRETACJI POTENCJAŁOWO-EFEKTOWEJ 2.1. Diagnozowanie i diagnoza Diagnoza jest wynikiem (rezultatem) procesu diagnozowania [27]. Proces diagnozowania (diagnozowanie) to badanie diagnostyczne i wnioskowanie diagnostyczne [63]. Diagnoza jest zbiorem tych informacji, które są potrzebne do podjęcia decyzji odnośnie dalszego postępowania z systemem (z obiektem). Znane są różne rodzaje diagnoz. W zależności np. od: - fazy istnienia obiektu diagnozowania; - etapu realizacji wnioskowania diagnostycznego; - relacji pomiędzy chwilą syntezy diagnozy a chwilą, której diagnoza dotyczy; - wymagań odbiorcy diagnozy, tworzy się m. in. diagnozy: - eksploatacyjne, użytkowe, obsługowe; - objawowe, strukturalne; - aprioryczne (prognozy), aposterioryczne (genezy); - chwilowe (funkcjonalne, punktowe), zadaniowe (przedziałowe); - ogólne, szczegółowe i inne. Diagnozowanie bywa realizowane z uwzględnieniem różnych aspektów zdatności systemu. Można zatem np. diagnozować stan w ujęciu: - technicznym; - bezpiecznościowym; - ekonomicznym; - administracyjnym (tj. formalno-prawnym). Stwierdzenie, że system (lub obiekt) jest zdatny technicznie stwarza podstawy do diagnozowania w sensie bezpiecznościowym, ekonomicznym i administracyjnym. W tym znaczeniu diagnozowanie stanu technicznego jest podstawowym obszarem diagnozowania. Zatem decydent SAT 1 formułujący zadania eksploatacyjne powinien brać pod uwagę kryterium zdatności technicznej, bezpiecznościowej, ekonomicznej i administracyjnej. Przedmiotami diagnozowania w aspekcie technicznym są przede wszystkim: - techniczne właściwości obiektu; - techniczne kwalifikacje oraz motywacje operatora; - zakres wzajemnego przystosowania tych właściwości obiektu i operatora w aspekcie stawianych zadań. Przedmiotami diagnozowania w aspekcie bezpiecznościowym są przede wszystkim: - zdolność obiektu do funkcjonowania z zachowaniem stanu bezpieczeństwa; 1 SAT system antropotechniczny 35

36 - umiejętności operatora do sterowania obiektem w sposób zapewniający minimum prawdopodobieństwa, że pojawi się w systemie stan niebezpieczeństwa; - zakres zgodności tych właściwości obiektu i operatora w aspekcie stawianych zadań. Przedmiotami diagnozowania w aspekcie ekonomicznym są przede wszystkim: - właściwości obiektu w ujęciu sprawnościowym (tj. w aspekcie: nakład efekt); - umiejętności operatora do ekonomicznego sterowania obiektem (tj. do sterowania zapewniającego maksimum zysku); - zakres zgodności tych właściwości obiektu i operatora w aspekcie stawianych zadań. Przedmiotami diagnozowania w aspekcie administracyjnym są przede wszystkim: - zakres zgodności procedur diagnozowania i terapii SAT z przepisami prawnymi; - zgodność eksploatacyjna (tj. np. użytkowa, obsługowa, bezpiecznościowa) SAT z obowiązującymi przepisami. Proces diagnozowania może dotyczyć całego systemu antropotechnicznego lub tylko wyróżnionego składnika systemu. W tym względzie można rozpatrywać i realizować: - diagnozowanie decydenta systemu; - diagnozowanie operatora obiektu technicznego; - diagnozowanie obiektu technicznego; - diagnozowanie pary antropotechnicznej; - diagnozowanie relacji 2 : decydent-operator; - diagnozowanie relacji: operator-obiekt; - diagnozowanie relacji: obiekt-otoczenie. Metoda diagnozowania jakiegokolwiek z wymienionych składników systemu antropotechnicznego (zarówno elementów jak i relacji) zależy od właściwości tych składników, od celu diagnozowania oraz od wymagań odnośnie formy i treści diagnozy (w tym od wymagań odnośnie wiarygodności i dokładności diagnozy oraz od możliwości percepcyjnych i decyzyjno-wykonawczych odbiorcy diagnozy). Dla jednoznaczności dalszych rozważań przyjmijmy podane niżej definicje ważniejszych pojęć. Zadanie eksploatacyjne (tj. zadanie użytkowe lub obsługowe) SAT to cel użytkowy i imperatyw wykonawczy. Cel eksploatacyjny (tj. cel użytkowy lub obsługowy) SAT to wytworzenie efektu: - o wymaganych właściwościach; - w wymaganej ilości; - w wymaganym czasie, przy zachowaniu: - wymaganego poziomu bezpieczeństwa systemu, jego otoczenia i odbiorcy efektu; - wymaganego poziomu zysku; 2 Relacja wszelki związek (zależność) między wymienionymi elementami systemu [203]. 36

37 - obowiązującego prawa, przepisów administracyjnych itp. Zdatność eksploatacyjna (tj. zdatność użytkowa lub obsługowa) SAT to zdolność do zrealizowania zadania eksploatacyjnego (użytkowego lub obsługowego). System zdatny eksploatacyjnie to system zdatny (do zrealizowania zadania) w aspekcie technicznym, bezpiecznościowym, ekonomicznym i administracyjnym. Ogólna diagnoza eksploatacyjna SAT to informacja o zbiorze celów (zadań) możliwych do osiągnięcia przy pomocy diagnozowanego systemu, z zachowaniem wymaganych kryteriów bezpiecznościowych, ekonomicznych i administracyjnych w obszarze: - występujących oddziaływań otoczenia; - możliwych pobudzeń sterujących. Diagnoza ogólna określa hiperprzestrzeń eksploatacyjną. Szczególna diagnoza eksploatacyjna SAT to informacja czy subprzestrzeń zdeterminowana przez konkretny cel eksploatacyjny, konkretne oddziaływanie otoczenia oraz obszar konkretnych pobudzeń sterujących generowanych przez operatora znajduje się wewnątrz hiperprzestrzeni eksploatacyjnej. Szczególna diagnoza eksploatacyjna operatora to informacja czy operator potrafi i posiada motywacje do generowania takiego obszaru pobudzeń sterujących, by subprzestrzeń konkretnego celu eksploatacyjnego zawierała się w hiperprzestrzeni eksploatacyjnej. Szczególna diagnoza eksploatacyjna obiektu technicznego to informacja czy hiperprzestrzeń eksploatacyjna, przy generowanym przez operatora obszarze pobudzeń sterujących, obejmuje subprzestrzeń konkretnego celu eksploatacyjnego. W celu umożliwienia decydentowi systemu antropotechnicznego podejmowania racjonalnych decyzji eksploatacyjnych należy w zależności od sytuacji: - genezować proces zmian stanu systemu; - diagnozować stan aktualny systemu; - prognozować proces zmian stanu systemu. Realizacja tych rodzajów procesów diagnostycznych wymaga stosowania różnych, dostosowanych do właściwości elementów systemu (w tym zwłaszcza obiektów technicznych), form badań diagnostycznych [63, 150]. Obiekty, które nie mogą być badane w trakcie realizacji zadania powinny być badane przed rozpoczęciem zadania czyli predykcyjnie. Wynikiem takiego badania diagnostycznego jest diagnoza aprioryczna (prognoza). W obiektach, w których w trakcie realizacji zadania realizowane jest badanie diagnostyczne mogą w zależności od potrzeb i właściwości obiektu wystąpić różnice w formie tego badania. Badanie może mieć charakter sondujący, np. wtedy gdy realizowane jest w czasie naturalnych przerw w funkcjonowaniu obiektu. Wynikiem takiego badania diagnostycznego jest diagnoza interioryczna (genezo-prognoza). Może też badanie diagnostyczne mieć charakter procesu dozorowania (ciągłego lub dyskretnego), gdy 37

38 realizowane jest w czasie funkcjonowania obiektu. Wynikiem procesu dozorowania jest ciąg diagnoz interiorycznych (genezo-prognoz). W obiektach diagnozowanych po zrealizowaniu zadania badanie diagnostyczne ma charakter genezujący, a jego wynikiem jest diagnoza aposterioryczna (geneza). Wiarygodność diagnozy (prognozy, genezy) jest ściśle związana z poziomem wiedzy diagnosty o zależnościach (relacjach) m. in. pomiędzy: - wielkościami opisującymi stan systemu a potencjalnością i efektywnością systemu; - potencjalnością a potencjałem; - efektywnością a efektem; - sterowaniem obiektu a stanem systemu. Określenie i zidentyfikowanie tych zależności może być celem badania diagnostycznego. Zauważmy, że - w aspekcie systemowym - można rozróżnić dwa rodzaje diagnozowania: - diagnozowanie relacji (np. identyfikacyjne); - diagnozowanie zadaniowe (np. eksploatacyjne). Diagnozowanie relacji zazwyczaj przeprowadza producent obiektu. W istocie badania prototypu i badania homologacyjne są elementami diagnozowania relacji. Wyniki tych badań stanowią bazę wiedzy w diagnozowaniu (a dokładniej: we wnioskowaniu) eksploatacyjnym. Decydent systemu eksploatacji zainteresowany jest (a przynajmniej powinien być) optymalizacją efektu eksploatacyjnego. Zagadnienie optymalizacji sprowadza się w większości przypadków do maksymalizacji efektu. Mogą wystąpić tu np. dwa warianty potrzeb: - maksymalny efekt bez ograniczenia czasowego; - maksymalny efekt w ograniczonym (zdeterminowanym) przedziale czasu. Zauważmy, że w tych wszystkich przypadkach, w których celem procesu diagnozowania jest uzyskanie odpowiedzi na pytanie: czy w rozpatrywanym systemie można wytworzyć wymagany efekt? mamy do czynienia z diagnozą aprioryczną czyli prognozą, która z oczywistych powodów stanowi pojęcie probabilistyczne. W niniejszej rozprawie główna uwaga jest skierowana na syntezę i analizę: - wartości oczekiwanej potencjału użytkowego, którym system może dysponować w założonym przedziale czasu działania; - minimalnej (ewentualnie maksymalnej) wartości potencjału użytkowego, którym system może dysponować z wymaganym prawdopodobieństwem w założonym przedziale czasu działania Potencjalność i potencjał, efektywność i efekt eksploatacyjny systemu Zauważmy, że decydenta systemu w zasadzie nie interesują jakie są i jak zmieniają się wielkości opisujące stan pary antropotechnicznej (lub w węższym ujęciu: stan użytkowanego lub obsługiwanego obiektu). Istotne natomiast dla niego jest to, czy para 38

39 antropotechniczna dysponuje potencjałem użytkowym wystarczającym dla wytworzenia efektu: - o wymaganych właściwościach; - w wymaganej ilości; - w wymaganym czasie; - przy wymaganej wartości zysku; - przy zachowaniu bezpieczeństwa własnego i otoczenia, czyli ujmując to syntetycznie ważne jest czy dysponowany potencjał eksploatacyjny pary antropotechnicznej (F P-dys ) jest nie mniejszy od wymaganego efektu eksploatacyjnego (F E-wym ) 3 [27, 67, 100]: F P-dys F E-wym (2.1) Z diagnostycznego punktu widzenia jest to odpowiedź na pytanie: czy para antropotechniczna jest zdatna do zrealizowania zadania eksploatacyjnego? lub: czy przy pomocy tej pary antropotechnicznej można wytworzyć wymagany efekt eksploatacyjny? Są to pytania dotyczące potencjalnych, a zatem odnoszących się do przyszłości, możliwości PAT 4. Diagnoza jest w tym przypadku prognozą (informacją a priori). Jeśli warunek (2.1) jest spełniony to para antropotechniczna jest zdatna do wykonania wymaganego zadania bo jej możliwości są nie mniejsze od potrzeb. Przy okazji zauważmy, że efekt uzyskuje się w pewnym przedziale czasowym T, ale pojawia się on na końcu tego przedziału. Można więc efekt rozpatrywać jako uogólnioną właściwość systemu, zrealizowaną w przeszłym przedziale T. Diagnoza mówiąca o wytworzonym efekcie jest genezą (informacją a posteriori). Opierając się na pojęciach wprowadzonych w [27], można stwierdzić, że decydenta systemu użytkowania (Rys.1.4) - oraz analogicznie: systemu obsługiwania (Rys.1.5) - interesuje przede wszystkim potencjał użyteczny i efekt użyteczny. Operator obiektu powinien zatem tak sterować potencjalnością obiektu (w tym przypadku potencjalnością użyteczną) by jak najlepiej zaspokoić oczekiwania decydenta. Zauważmy, że w odniesieniu do potencjalności systemu (obiektu), można wyróżnić co najmniej następujące odmiany tego pojęcia: Potencjalność osiągalna E p-os (t). Jest to potencjalność fizycznie możliwa do uzyskania - w celu realizacji określonego zadania, w określonych warunkach. Potencjalność tę determinują techniczne i operacyjne właściwości obiektu oraz psychotechniczne właściwości operatora. Istnieje przedział potencjalności osiągalnej: E p-os (t) = [E p-os-max (t), E p-os-min (t)] taki, że: E p-os-max (t) potencjalność maksymalna, technicznie i operacyjnie możliwa do uzyskania - w celu realizacji określonego zadania, w określonych warunkach - w przypadku gdy właściwości obiektu i pobudzenia sterujące maksymalizują potencjalność; 3 Zakłada się, że potencjał i efekt mierzone są w tych samych jednostkach. 4 PAT para antropotechniczna 39

40 E p-os-min (t) potencjalność minimalna, technicznie i operacyjnie możliwa do uzyskania - w celu realizacji określonego zadania, w określonych warunkach - w przypadku gdy właściwości obiektu i pobudzenia sterujące minimalizują potencjalność. Potencjalność dysponowana E p-dys (t). Jest to potencjalność możliwa do uzyskania w celu realizacji określonego zadania, w określonych warunkach przez obiekt o określonych właściwościach, przy sterowaniu przez określonego, realnego operatora. Potencjalność ta należy do przedziału potencjalności osiągalnej E p-os (t). Potencjalność realizowana E p-rz (t). Jest to potencjalność rzeczywiście uzyskiwana - w czasie realizacji określonego zadania, w określonych warunkach - przez obiekt o określonych właściwościach, przy sterowaniu przez określonego, realnego operatora. Potencjalność ta należy do przedziału potencjalności osiągalnej E p-os (t) i z założenia nie może być większa od potencjalności dysponowanej E p-dys (t). Potencjalność wymagana E p-wym (t). Jest to potencjalność niezbędna dla realizacji określonego zadania, w określonych warunkach. Potencjalność ta jest zdeterminowana głównie wymaganą efektywnością realizacji zadania. Potencjalność ta powinna, ale nie musi, zawierać się w przedziale potencjalności osiągalnej E p-os (t). Potencjalność dopuszczalna E p-d (t). Jest to potencjalność możliwa do zaakceptowania - ze względu na dopuszczalną intensywność procesu zużyciowo-starzeniowego i procesu uszkodzeń losowych (nagłych) w odniesieniu do określonego obiektu, określonego zadania i określonych warunków jego realizacji. Istnieje przedział potencjalności dopuszczalnej: E p-d (t) = [E p-d-max (t), E p-d-min (t)] taki, że: E p-d-max (t) potencjalność dopuszczalna, maksymalna przy dopuszczalnej intensywności procesu zużyciowo-starzeniowego i procesu uszkodzeń losowych (nagłych); E p-d-min (t) potencjalność dopuszczalna, minimalna - przy dopuszczalnej intensywności procesu zużyciowo-starzeniowego i procesu uszkodzeń losowych (nagłych). Przedział potencjalności dopuszczalnej E p-d (t) może, ale nie musi, zawierać się całkowicie w przedziale potencjalności osiągalnej E p-os (t). Potencjalność dysponowana E p-dys (t), potencjalność rzeczywista E p-rz (t) i potencjalność wymagana E p-wym (t) powinny, ale nie muszą, zawierać się w przedziale potencjalności dopuszczalnej E p-d (t). Zauważmy, że istnieją różne odmiany pojęcia potencjalności dopuszczalnej - w zależności od aspektu, w jakim realizowane jest diagnozowanie systemu. W przypadku diagnozowania stanu technicznego istotny jest przedział potencjalności dopuszczalnej w aspekcie technicznym: E p-dt (t) = [E p-dt-max (t), E p-dt-min (t)] gdzie: 40

41 E p-dt-max (t) potencjalność dopuszczalna, maksymalna przy maksymalnie dopuszczalnej, ze względu na zachowanie zdatności technicznej, intensywności procesu zużyciowo-starzeniowego i procesu uszkodzeń losowych (nagłych); E p-dt-min (t) potencjalność dopuszczalna, minimalna - przy maksymalnie dopuszczalnej, ze względu na zachowanie zdatności technicznej, intensywności procesu zużyciowo-starzeniowego i procesu uszkodzeń losowych (nagłych). W przypadku diagnozowania stanu bezpiecznościowego 5 istotny jest przedział potencjalności dopuszczalnej w aspekcie bezpiecznościowym: E p-db (t) = [E p-db-max (t), E p-db-min (t)] gdzie: E p-db-max (t) potencjalność dopuszczalna, maksymalna przy maksymalnie dopuszczalnej, ze względu na zachowanie zdatności bezpiecznościowej, intensywności procesu zużyciowo-starzeniowego i procesu uszkodzeń losowych (nagłych); E p-db-min (t) potencjalność dopuszczalna, minimalna - przy maksymalnie dopuszczalnej, ze względu na zachowanie zdatności bezpiecznościowej, intensywności procesu zużyciowo-starzeniowego i procesu uszkodzeń losowych (nagłych). W przypadku diagnozowania stanu ekonomicznego istotny jest przedział potencjalności dopuszczalnej w aspekcie nakładu, efektu i zysku [186]: E p-de (t) = [E p-de-max (t), E p-de-min (t)] gdzie: E p-de-max (t) potencjalność dopuszczalna, maksymalna przy maksymalnie dopuszczalnej, ze względu na zachowanie zdatności ekonomicznej, intensywności procesu zużyciowo-starzeniowego i procesu uszkodzeń losowych (nagłych); E p-de-min (t) potencjalność dopuszczalna, minimalna - przy maksymalnie dopuszczalnej, ze względu na zachowanie zdatności ekonomicznej, intensywności procesu zużyciowo-starzeniowego i procesu uszkodzeń losowych (nagłych). W przypadku diagnozowania stanu administracyjnego istotny jest przedział potencjalności dopuszczalnej w aspekcie formalno-prawnym: E p-da (t) = [E p-da-max (t), E p-da-min (t)] gdzie: E p-da-max (t) potencjalność dopuszczalna, maksymalna przy maksymalnie dopuszczalnej, ze względu na zachowanie zdatności administracyjnej, intensywności procesu zużyciowo-starzeniowego i procesu uszkodzeń losowych (nagłych); E p-da-min (t) potencjalność dopuszczalna, minimalna - przy maksymalnie dopuszczalnej, ze względu na zachowanie zdatności administracyjnej, intensywności procesu zużyciowo-starzeniowego i procesu uszkodzeń losowych (nagłych). W przypadku efektywności systemu, odmiany terminologiczne tego pojęcia są analogiczne, gdyż istnieje jak wiadomo zdeterminowany związek efektywności z potencjalnością. Należy, zatem wyróżnić: efektywność osiągalną (E e-os ); efektywność dysponowaną (E e-dys ); efektywność realizowaną (E e-rz ); efektywność wymaganą (E e-wym ); 5 Zbiór stanów bezpiecznościowych zawiera m. in. stan bezpieczeństwa i stan niebezpieczeństwa. 41

42 efektywność dopuszczalną (E e-d ). Analogiczne rozróżnienie terminologiczne można wprowadzić dla pojęć potencjału i efektu. Mamy zatem: Potencjał osiągalny F P-os (T zad ). Jest to potencjał fizycznie możliwy do uzyskania - w celu zrealizowania określonego zadania, w określonych warunkach. Potencjał ten determinują techniczne i operacyjne właściwości obiektu oraz psychotechniczne właściwości operatora. Istnieje przedział potencjału osiągalnego: F P-os (T zad ) = [F P-os-max (T zad ), F P-os-min (T zad )] taki, że: F P-os-max (T zad ) potencjał maksymalny, technicznie i operacyjnie możliwy do uzyskania - w celu zrealizowania określonego zadania, w określonych warunkach - w przypadku gdy właściwości obiektu i pobudzenia sterujące maksymalizują potencjalność; F P-os-min (T zad ) potencjał minimalny, technicznie i operacyjnie możliwy do uzyskania - w celu zrealizowania określonego zadania, w określonych warunkach - w przypadku gdy właściwości obiektu i pobudzenia sterujące minimalizują potencjalność. Potencjał dysponowany F P-dys (T zad ). Jest to potencjał możliwy do uzyskania w celu zrealizowania określonego zadania, w określonych warunkach przez obiekt o określonych właściwościach, przy sterowaniu przez określonego, realnego operatora. Potencjał ten należy do przedziału potencjału osiągalnego F P-os (T zad ). Potencjał realizowany F P-rz (T zad ). Jest to potencjał rzeczywiście uzyskiwany - w celu zrealizowania określonego zadania, w określonych warunkach - przez obiekt o określonych właściwościach, przy sterowaniu przez określonego, realnego operatora. Potencjał ten należy do przedziału potencjału osiągalnego F P-os (T zad ) i z założenia - nie może być większy od potencjału dysponowanego F P-dys (T zad ). Potencjał wymagany F P-wym (T zad ). Jest to potencjał niezbędny dla zrealizowania określonego zadania, w określonych warunkach. Potencjał ten wynika głównie z wymaganego efektu wykonania zadania. Potencjał ten powinien, ale nie musi, zawierać się w przedziale potencjału osiągalnego F P-os (T zad ). Potencjał dopuszczalny F P-d (T zad ). Jest to potencjał możliwy do zaakceptowania - ze względu na dopuszczalną intensywność procesu zużyciowo-starzeniowego i procesu uszkodzeń losowych w odniesieniu do określonego obiektu, określonego zadania i określonych warunków jego realizacji. Istnieje przedział potencjału dopuszczalnego: F P-d (T zad ) = [F P-d-max (T zad ), F P-d-min (T zad )] taki, że: F P-d-max (T zad ) potencjał dopuszczalny, maksymalny przy dopuszczalnej intensywności procesu zużyciowo-starzeniowego i procesu uszkodzeń losowych (nagłych); 42

43 F P-d-min (T zad ) potencjał dopuszczalny, minimalny - przy dopuszczalnej intensywności procesu zużyciowo-starzeniowego i procesu uszkodzeń losowych (nagłych). Przedział potencjału dopuszczalnego F P-d (T zad ) może, ale nie musi, zawierać się całkowicie w przedziale potencjału osiągalnego F P-os (T zad ). Potencjał dysponowany F P-dys (T zad ), potencjał realizowany F P-rz (T zad ) i potencjał wymagany F P-wym (T zad ) powinny, ale nie muszą, zawierać się w przedziale potencjału dopuszczalnego F P-d (T zad ). Zauważmy, że mogą istnieć podobnie jak w przypadku potencjalności - różne odmiany pojęcia potencjału dopuszczalnego. W zależności od aspektu, w jakim realizowane jest diagnozowanie systemu można mówić o przedziale potencjału dopuszczalnego: - w aspekcie technicznym: F P-dt (T zad ) = [F P-dt-max (T zad ), F P-dt-min (T zad )] gdzie: F P-dt-max (T zad ) potencjał dopuszczalny, maksymalny przy maksymalnie dopuszczalnej, ze względu na stan zdatności technicznej, intensywności procesu zużyciowostarzeniowego i procesu uszkodzeń losowych (nagłych); F P-dt-min (T zad ) potencjał dopuszczalny, minimalny - przy maksymalnie dopuszczalnej, ze względu na stan zdatności technicznej, intensywności procesu zużyciowostarzeniowego i procesu uszkodzeń losowych (nagłych); - w aspekcie bezpiecznościowym: F P-db (T zad ) = [F P-db-max (T zad ), F P-db-min (T zad )] gdzie: F P-db-max (T zad ) potencjał dopuszczalny, maksymalny przy maksymalnie dopuszczalnej, ze względu na stan zdatności bezpiecznościowej, intensywności procesu zużyciowo-starzeniowego i procesu uszkodzeń losowych (nagłych); F P-db-min (T zad ) potencjał dopuszczalny, minimalny - przy maksymalnie dopuszczalnej, ze względu na stan zdatności bezpiecznościowej, intensywności procesu zużyciowo-starzeniowego i procesu uszkodzeń losowych (nagłych); - w aspekcie ekonomicznym: F P-de (T zad ) = [F P-de-max (T zad ), F P-de-min (T zad )] gdzie: F P-de-max (T zad ) potencjał dopuszczalny, maksymalny przy maksymalnie dopuszczalnej, ze względu na stan zdatności ekonomicznej, intensywności procesu zużyciowo-starzeniowego i procesu uszkodzeń losowych (nagłych); F P-de-min (T zad ) potencjał dopuszczalny, minimalny - przy maksymalnie dopuszczalnej, ze względu na stan zdatności ekonomicznej, intensywności procesu zużyciowostarzeniowego i procesu uszkodzeń losowych (nagłych); - w aspekcie administracyjnym: F P-da (T zad ) = [F P-da-max (T zad ), F P-da-min (T zad )] gdzie: F P-da-max (T zad ) potencjał dopuszczalny, maksymalny przy maksymalnie dopuszczalnej, ze względu na stan zdatności administracyjnej, intensywności procesu zużyciowo-starzeniowego i procesu uszkodzeń losowych (nagłych); 43

44 F P-da-min (T zad ) potencjał dopuszczalny, minimalny - przy maksymalnie dopuszczalnej, ze względu na stan zdatności administracyjnej, intensywności procesu zużyciowo-starzeniowego i procesu uszkodzeń losowych (nagłych). W przypadku efektu systemu, odmiany terminologiczne tego pojęcia są analogiczne do wyżej wymienionych, gdyż istnieje jak wiadomo zdeterminowany związek efektu z potencjałem. Należy zatem wyróżniać: efekt osiągalny (F E-os ); efekt dysponowany (F E-dys ); efekt realizowany (F E-rz ); efekt wymagany (F E-wym ); efekt dopuszczalny (F E-d ). Nawiązując do rozważań zawartych w ppkt przy uwzględnieniu wyżej zdefiniowanych pojęć uprawnione jest, jak się wydaje, wprowadzenie następujących notacji: potencjalność użyteczna (patrz: (1.1), (1.6), (1.10)): t f W t,p t,o t,o t,s t,s t,s t,e t Epu p w s s n zs zu zo po (2.2) gdzie: E po potencjalność odpadowa; efektywność użyteczna (patrz: (1.2), (1.7), (1.11), (Rys.1.7)): t f W t, P t,o t,o t,s t,s t,s t, E t Eeu e w s s n zs zu zo eo (2.3) gdzie: E eo efektywność odpadowa; potencjał użyteczny (patrz: (1.4), (1.12)): F T E t dt PU zad pu (2.4) T zad efekt użyteczny (patrz: (1.5), (1.13)): F T E t dt EU zad eu (2.5) gdzie: T zad przedział czasu realizacji zadania; t T zad. Zauważmy, że wyrażenia (2.4) i (2.5) określają związek ilościowy, między potencjalnością a potencjałem oraz efektywnością a efektem, dla zerowych warunków początkowych i przy założeniu, że funkcja podcałkowa jest przynajmniej przedziałami całkowalna. Jeśli założymy niezerowe warunki początkowe to wyrażenia te przyjmą jak wiadomo następującą postać: F T zad T F E t dt PU zad PU0 pu (2.6) T zad 44

45 F T F E t dt EU zad EU0 eu (2.7) gdzie: F PUO potencjał dysponowany do chwili t 0 stanowiącej początek analizowanego przedziału T zad ; F EUO efekt uzyskany do chwili t 0 stanowiącej początek analizowanego przedziału T zad. T zad 2.3. Kryteria zadaniowej zdatności systemu Wychodząc od pojęć potencjału i efektu podanych powyżej, można stosunkowo łatwo dokonać syntezy kryteriów zadaniowej (a w ujęciu czasowym: przedziałowej) zdatności systemu lub jego elementów. Zauważmy, że w zdatnym zadaniowo systemie zachodzą następujące relacje: F F F F (2.8) oraz ogólnie: F Pwym Ewym Prz Erz Pdys Edys Pos F F F (2.9) Eos F T F T (2.10) P Naruszenie tych nierówności świadczy o przedziałowej niezdatności systemu lub jego określonego elementu. Odpowiedzialność poszczególnych elementów systemu antropotechnicznego za wyróżnione wartości potencjału i efektu uwidaczniają Rys Opierając się na nierównościach (2.8)(2.10), przy uwzględnieniu powiązań pomiędzy elementami systemu pokazanych na Rys , można utworzyć szereg diagnostycznych, potencjałowo-efektowych kryteriów przedziałowej zdatności SAT. Ważniejsze z nich zestawiono poniżej. Kryterium prognostyczne 1. F zad E T F T zad Pdys zad (2.11) E wym zad Dotyczy kompatybilności pary antropotechnicznej i decydenta (w aspekcie wymaganego zadania). Kryterium prognostyczne 2. F T F T Pdys zad P wym (2.12) zad Dotyczy kompatybilności pary antropotechnicznej i decydenta (w aspekcie wymaganego zadania). Kryterium prognostyczne 3. F T F T F T F T Prz zad Pwym zad Pdys zad Pwym zad (2.13) Dotyczy zdatności operatora (w aspekcie wymaganego zadania). 45

46 Kryterium genetyczne 1. F T F T F T F T Erz zad Ewym zad Edys zad Ewym zad (2.14) Dotyczy zdatności decydenta (w zakresie odbioru wytwarzanego efektu). Kryterium genetyczne 2. F T F T Edys zad Ewym zad (2.15) Dotyczy kompatybilności pary antropotechnicznej i decydenta (w aspekcie zrealizowanego zadania). DECYDENT (GENERATOR ZADANIA) OPERATOR OBIEKT F E-wym OTOCZENIE Rys.2.1. Ilustracja udziału decydenta-generatora zadania w syntezie efektu wymaganego OPERATOR R OBIEKT F E-dys OTOCZENIE Rys.2.2. Ilustracja udziału operatora, obiektu i relacji pomiędzy nimi w syntezie efektu dysponowanego; R relacja, m.in. pobudzenia sterujące DECYDENT (ODBIORCA EFEKTU) OPERATOR OBIEKT F E-rz OTOCZENIE Rys.2.3. Ilustracja udziału decydenta-odbiorcy efektu w syntezie efektu realizowanego (przy założeniu zdatności operatora i obiektu) 46

47 DECYDENT (GENERATOR ZADANIA) OPERATOR OBIEKT F P-wym OTOCZENIE Rys.2.4. Ilustracja udziału decydenta-generatora zadania w syntezie potencjału wymaganego OPERATOR R OBIEKT F P-dys OTOCZENIE Rys.2.5. Ilustracja udziału operatora, obiektu i relacji pomiędzy nimi w syntezie potencjału dysponowanego OPERATOR R OBIEKT F P-rz OTOCZENIE Rys.2.6. Ilustracja udziału operatora w syntezie potencjału realizowanego (przy założeniu zdatności obiektu) 2.4. Kryteria chwilowej zdatności systemu Przez analogię do przedziałowych kryteriów zdatności SAT utworzyć można kryteria chwilowej (inaczej: funkcjonalnej, punktowej) zdatności systemu. Wybrane kryteria, ze zbioru możliwych, przedstawiono poniżej. Kryterium prognostyczne 1. Epdyst Eewymt (2.16) Dotyczy kompatybilności pary antropotechnicznej i decydenta (w określonej chwili realizacji zadania). 47

48 Kryterium prognostyczne 2. Epdyst Epwymt (2.17) Dotyczy kompatybilności pary antropotechnicznej i decydenta (w określonej, przyszłej chwili realizacji zadania). Kryterium prognostyczne 3. Ep rz t Epwym t Epdys t Epwym t (2.18) Dotyczy zdatności operatora (w określonej, przyszłej chwili realizacji zadania). Kryterium genetyczne 1. Ee rz t Eewym t Ee dys t Eewym t (2.19) Dotyczy zdatności decydenta (w zakresie wykorzystania efektywności w określonej, przeszłej chwili). Kryterium genetyczne 2. Eedyst Eewymt (2.20) Dotyczy kompatybilności pary antropotechnicznej i decydenta (w określonej, przeszłej chwili realizacji zadania) Klasyfikacja systemów ze względu na rodzaje trajektorii stanów W zależności od szybkości zmian stanu można przyjąć, że trajektoria stanów ma charakter [154]: - ciągły (istotna zmiana stanu zachodzi we względnie długim przedziale czasu; np. starzeniowo-zużyciowa zmiana stanu); - skokowy (istotna zmiana stanu w zachodzi we względnie krótkim przedziale czasu). Często istotne znaczenie (zarówno dla użytkownika systemu jak i dla diagnosty realizującego dozorowanie stanu) ma to czy stan jest: - stabilny (brak chwilowych, zanikających zmian stanu); - niestabilny (występują chwilowe, zanikające zmiany stanu). W każdym z tych przypadków wielkości opisujące stan mogą mieć charakter: - zdeterminowany; co oznacza, że możliwe jest prognozowanie realizacji trajektorii stanu (Rys.2.7, Rys.2.8); - losowy o znanym rozkładzie; co oznacza, że możliwe jest tylko prognozowanie obszaru, w którym z wymaganym prawdopodobieństwem - może zawierać się realizacja trajektorii stanu; - losowy o nieznanym rozkładzie; co oznacza, że nie jest możliwe prognozowanie realizacji trajektorii stanu. Omawiane rodzaje trajektorii stanów SAT zestawiono w Tabeli

49 Nietrudno zauważyć, że w przypadku zdeterminowanych funkcji wielkości opisujących stan czas przebywania systemu (obiektu) w określonym stanie (w określonym obszarze przestrzeni stanów) jest wielkością zdeterminowaną. Diagnozowanie zadaniowe systemu (obiektu) jest możliwe. W przypadku losowych funkcji wielkości opisujących stan czas przebywania systemu (obiektu) w określonym stanie jest zmienną losową o konkretnym rozkładzie. Diagnozowanie zadaniowe systemu (obiektu) jest możliwe tylko wówczas, gdy znane są rozkłady losowych funkcji wielkości opisujących. Tabela 2.1 Nr rys. Rodzaje trajektorii stanów trajektoria zdeterminowana ciągła skokowa stanów stabilnych stanów niestabilnych stanów stabilnych stanów niestabilnych Rys.2.8 Rys.2.7 trajektoria losowa ciągła skokowa stanów stabilnych stanów niestabilnych stanów stabilnych stanów niestabilnych E E (t) E k E 2 E 1 t t 0 t 1 t 2 t n t n+1 Rys.2.7. Przykład zdeterminowanej, skokowej trajektorii stanów stabilnych systemu Oznaczenia: E 1,...,E k indeksowane stany systemu (wyróżniane wartości w przestrzeni stanów); t 0,...,t n chwile zmian stanu 49

50 E E k E (t) E 2 E 1 t t 0 t 1 t 2 t n t n+1 Rys.2.8. Przykład zdeterminowanej, ciągłej trajektorii stanów stabilnych systemu Oznaczenia: E 1,...,E k indeksowane stany systemu (wyróżniane przedziały wartości w przestrzeni stanów; klasy stanów); t 0,...,t n chwile indeksowanych zmian stanu 2.6. Klasyfikacja par antropotechnicznych ze względu na kategorie pobudzeń sterujących Wśród licznego zbioru L wielkości opisujących szczególne znaczenie posiada podzbiór pobudzeń sterujących P s. W przypadku systemu realizującego zadania użytkowe operator obiektu generuje pobudzenia sterujące zwane pobudzeniami użytkowymi, a w przypadku systemu realizującego zadania obsługowe operator generuje pobudzenia sterujące zwane pobudzeniami obsługowymi. Ogólnie, pobudzenia te nazywane eksploatacyjnymi, mogą być: - aprioryczne (predykcyjne); co oznacza, że operator wprowadza pobudzenia sterujące przed rozpoczęciem zadania eksploatacyjnego (tj. na etapie przygotowania do realizacji zadania); w czasie realizacji zadania wielkości sterujące nie mogą być zmieniane; - interioryczne; co oznacza, że operator steruje obiektem przez cały czas realizacji zadania eksploatacyjnego; wielkości sterujące mogą być zmieniane w czasie realizacji zadania. Sterowanie interioryczne może być dwojakiego rodzaju: - dyskretne; operator steruje obiektem co określony stały lub zmienny odstęp czasu (lub odstęp innej dominującej wielkości np. efektywności); - ciągłe; operator steruje obiektem w sposób nieprzerwany przez cały czas realizacji zadania. Zestawienie wymienionych kategorii pobudzeń sterujących PAT zawiera Tabela 2.2. Sterowanie obiektem może ponadto - mieć charakter: - sygnałowy, polegający na zmianach wartości wielkości sterujących; - programowy, polegający m. in. na zmianach relacji pomiędzy operatorem a obiektem oraz (lub) na zmianach wewnętrznego programu sterowania obiektem; 50

51 - strukturalny, polegający na zmianach struktury funkcjonalnej obiektu. Ten ostatni rodzaj sterowania jest jakościowo analogiczny do działań obsługowych, gdyż polega m. in. na regulacji lub wymianie elementów obiektu (np. przez zastępowanie elementów podstawowych elementami rezerwowymi). Tabela 2.2 Kategorie pobudzeń sterujących sterowanie aprioryczne dyskretne interioryczne ciągłe 2.7. Klasyfikacja par antropotechnicznych ze względu na właściwości diagnostycznoterapeutyczne Istnieje kilka, istotnie różnych pod względem właściwości diagnostycznoterapeutycznych 6, odmian par antropotechnicznych. Różnice te wynikają głównie z właściwości obiektów lub z przyjętej strategii obsługiwania obiektów. 1. PAT z obiektem diagnozowanym jednorazowo. Obiekt jest diagnozowany i obsługiwany jedynie przed rozpoczęciem zadania (predykcyjnie). Operator wykonuje czynności terapeutyczne wstępne, m. in. wprowadza pobudzenia sterujące początkowe, obowiązujące przez cały czas trwania zadania. W tym sensie jest to obiekt sterowany apriorycznie. W trakcie realizacji zadania operator nie ma dostępu do obiektu. 2. PAT z obiektem diagnozowanym okresowo. Obiekt jest diagnozowany i obsługiwany okresowo podczas przerw w realizacji zadania. (obsługiwanie według resursu czasowego lub efektowego). Operator wykonuje okresowe czynności terapeutyczne, m. in. wprowadza pobudzenia sterujące, obowiązujące do następnego przeglądu diagnostyczno-terapeutycznego. W tym sensie jest to obiekt sterowany quasi-interiorycznie. 3. PAT z obiektem dozorowanym (dyskretnie lub ciągle). Obiekt jest dozorowany w trakcie realizacji zadania i jeśli potrzeba jest obsługiwany (obsługiwanie według stanu ). Operator wykonuje na bieżąco czynności terapeutyczne, m. in. wprowadza pobudzenia sterujące o charakterze korekcyjnym. W tym sensie jest to obiekt sterowany interiorycznie. Zestawienie wymienionych, diagnostyczno-obsługowych odmian PAT, zawiera Tabela Terapia przywracanie zdrowia za pomocą leków lub zabiegów; sposób, metoda leczenia [203]; tu: zbiór czynności (diagnostyczno-obsługowych) wykonywanych w celu przywrócenia stanu zdatności obiektu. 51

52 PAT Diagnostyczno-obsługowe odmiany par antropotechnicznych Tabela 2.3 z obiektem diagnozowanym i obsługiwanym jednokrotnie, predykcyjnie, według stanu z obiektem diagnozowanym i obsługiwanym okresowo, według resursu z obiektem dozorowanym dyskretnie i obsługiwanym według stanu z obiektem dozorowanym ciągle i obsługiwanym według stanu W uzupełnieniu tej klasyfikacji warto zauważyć, że wykonanie czynności terapeutycznych ma w zależności od charakteru obiektu, możliwości operatora i właściwości systemu obsługowego różny wpływ na osiągalny potencjał obiektu (pary antropotechnicznej). Najprostsza klasyfikacja, w tym aspekcie, zawiera trzy kategorie par antropotechnicznych [158]: PAT nieodnawialne; obiekty w tych parach nie są obsługiwane lub są obsługiwane w tak ograniczonym zakresie, że nie ma to istotnego wpływu na osiągalny potencjał PAT; są to obiekty niesterowalne potencjalnościowo; PAT odnawialne częściowo; obiekty w tych parach są obsługiwane w zakresie niewystarczającym do pełnej regeneracji potencjału pary (tj. do początkowej wartości potencjału); są to obiekty sterowalne potencjalnościowo w ograniczonym zakresie, czyli z niepełną kompensacją zmian potencjalności; PAT odnawialne całkowicie; obiekty w tych parach są obsługiwane w zakresie zapewniającym regenerację potencjału do wartości początkowej, czyli takiej jaka była w chwili rozpoczynania zadania eksploatacyjnego (lub określonego ciągu tych zadań); są to obiekty sterowalne potencjalnościowo w pełnym zakresie, czyli z pełną kompensacją zmian potencjalności. Zestawienie wymienionych kategorii par antropotechnicznych, zawiera Tabela 2.4. Tabela 2.4 Klasyfikacja par antropotechnicznych ze względu na zakres i skutki czynności terapeutycznych PAT nieodnawialna częściowo odnawialna całkowicie 2.8. Klasyfikacja systemów ze względu na potencjałowo-efektowe skutki uszkodzenia Zauważmy, że przyjęcie założenia, iż miarą możliwości (np. użytkowych) systemu jest jego potencjał (w tym przypadku: użytkowy), a miarą skutków działania systemu 52

53 (np. skutków o charakterze użytkowym) jest efekt (w tym przypadku: użytkowy), nasuwa myśl o potrzebie posiadania informacji o przebiegach wartości tych miar w określonych przedziałach zmian ich argumentów. Podstawowym argumentem, zarówno funkcji potencjału jak i funkcji efektu, jest jak wiadomo długość przedziału czasu realizacji zadania. Przyjmijmy zatem, że obraz zmian wartości efektu (lub potencjału) w funkcji takich przedziałów czasu, będziemy nazywali trajektorią efektu (lub odpowiednio: trajektorią potencjału). Istnieje wiele, istotnie różnych, trajektorii potencjału i efektu. Dla uproszczenia i skonkretyzowania klasyfikacji ograniczymy rozważania do trajektorii potencjału i efektu dysponowanego. Łatwo zauważyć, że na ogół kształty trajektorii potencjału i efektu są analogiczne. W związku z tym ograniczymy przegląd do wybranych odmian trajektorii efektowych rozumiejąc, że trajektorie potencjałowe są jakościowo takie same. Ważniejsze odmiany zdeterminowanych trajektorii efektowych SAT zawiera Tabela 2.5, a wybrane przykłady kształtów trajektorii pokazują Rys Termin z pełną akumulacją oznacza, że system po przejściu w stan niezdatności zachowuje efekt wytworzony do chwili uszkodzenia się (tj. do chwili przejścia w stan niezdatności). Termin z niepełną akumulacją oznacza, że system po przejściu w stan niezdatności zachowuje tylko część efektu wytworzonego do chwili uszkodzenia się. Termin bez akumulacji oznacza, że system po przejściu w stan niezdatności traci całkowicie efekt wytworzony do chwili uszkodzenia się. Termin z ograniczoną deakumulacją oznacza, że system po przejściu w stan niezdatności traci nie tylko efekt wytworzony do chwili uszkodzenia się (czyli efekt własny), ale także zużywa określoną wartość efektu obcego (czyli efektu wytworzonego przez inne systemy). Termin z nieograniczoną deakumulacją oznacza, że system po przejściu w stan niezdatności traci nie tylko efekt wytworzony do chwili uszkodzenia się (czyli efekt własny), ale także zużywa nieograniczoną wartość efektu obcego (czyli efektu wytworzonego przez inne systemy). Występujące na rysunkach opisy wyrażają: F E efekt działania systemu; T zad przedział czasu realizacji zadania; T n przedział czasu, po którym system przechodzi w stan niezdatności; F E-kz końcowa wartość efektu w stanie zdatności; wartość efektu w chwili uszkodzenia się systemu; F E-uz ustalona wartość efektu w stanie zdatności; F E-pn początkowa wartość efektu w stanie niezdatności; F E-un ustalona wartość efektu w stanie niezdatności; T un - przedział czasu, po którym ustala się wartość efektu w stanie niezdatności. Linią przerywaną oznaczono na rysunkach hipotetyczny przebieg trajektorii efektu systemu zdatnego dla zadań trwających dłużej niż T n. 53

54 Tabela 2.5 Klasyfikacja ważniejszych trajektorii efektowych typ trajektorii rodzaj trajektorii do uszkodzenia rodzaj trajektorii po uszkodzeniu rodzaj systemu Nr rys. z pełną akumulacją Rys.2.9 z niepełną akumulacją Rys.2.10 ciągła bez akumulacji Rys.2.11 ciągła z ograniczoną deakumulacją z nieograniczoną deakumulacją Rys.2.12 Rys.2.13 z pełną akumulacją z niepełną akumulacją Rys.2.14 trajektoria zdeterminowana skokowa ciągła bez akumulacji z ograniczoną deakumulacją z nieograniczoną deakumulacją z pełną akumulacją z niepełną akumulacją bez akumulacji Rys.2.15 Rys.2.16 Rys.2.17 Rys.2.18 z ograniczoną deakumulacją skokowa z nieograniczoną deakumulacją z pełną akumulacją z niepełną akumulacją Rys.2.19 skokowa bez akumulacji Rys.2.20 z ograniczoną deakumulacją Rys.2.21 z nieograniczoną deakumulacją Rys.2.22 Analogiczną tabelę klasyfikacyjną można sporządzić dla trajektorii losowych. 54

55 F E F E F E-un F E-kz F E-kz F E-un T zad T zad T n = T un T n T un Rys.2.9. Trajektoria efektu ciągło-ciągła, z pełną akumulacją efektu Rys Trajektoria efektu ciągło-ciągła, z niepełną akumulacją efektu F E F E F E-kz F E-kz F E-un = 0 T n T un T zad T un T zad T n F E-un Rys Trajektoria efektu ciągło-ciągła, bez akumulacji efektu Rys Trajektoria efektu ciągło-ciągła, z ograniczoną deakumulacją efektu F E F E F E-kz F E-kz F E-un T zad T zad T n T n = T un Rys Trajektoria efektu ciągło-ciągła, z nieograniczoną deakumulacją efektu Rys Trajektoria efektu ciągłoskokowa, z niepełną akumulacją efektu 55

56 F E F E F E-kz F E-kz F E-un = 0 T n = T un T zad T n = T un T zad Rys Trajektoria efektu ciągłoskokowa, bez akumulacji efektu F E-un Rys Trajektoria efektu ciągłoskokowa, z ograniczoną deakumulacją efektu F E F E F E-kz F E-un F E-kz T zad T zad T n T n = T un F E-pn Rys Trajektoria efektu ciągłoskokowa, z nieograniczoną deakumulacją efektu Rys Trajektoria efektu skokowociągła, z pełną akumulacją efektu F E F E F E-kz F E-kz F E-un T zad F E-un = 0 T n = T un T zad T n = T un Rys Trajektoria efektu skokowoskokowa, z niepełną akumulacją efektu Rys Trajektoria efektu skokowoskokowa, bez akumulacji efektu 56

57 F E F E F E-kz F E-kz T zad T zad F E-un T n = T un F E-pn T n Rys Trajektoria efektu skokowoskokowa, z ograniczoną deakumulacją efektu Rys Trajektoria efektu skokowoskokowa, z nieograniczoną deakumulacją efektu 2.9. Klasyfikacja systemów ze względu na potencjalnościowo-efektywnościowe skutki uszkodzenia Przez analogię do wprowadzonego pojęcia trajektorii potencjału i efektu przyjmijmy, że wykresy potencjalności i efektywności w funkcji czasu realizacji zadania nazywać będziemy trajektoriami. Istnieje wiele różnych pod względem kształtu trajektorii potencjalności i efektywności. Ich kształt zależy - przede wszystkim - od właściwości wewnętrznych obiektu i od rodzaju sterowania czyli od relacji operator-obiekt. Dla uproszczenia klasyfikacji ograniczymy rozważania do trajektorii potencjalności i efektywności dysponowanej. W związku z tym, że kształty trajektorii potencjalności i efektywności są na ogół analogiczne, ograniczymy przegląd do wybranych odmian trajektorii efektywnościowych. Często spotykanymi odmianami trajektorii efektywności systemów antropotechnicznych są: - trajektoria ciągła; jest to obraz funkcji charakteryzującej się brakiem skokowych zmian wartości - nawet w chwili przejścia systemu ze stanu zdatności do stanu niezdatności (lub na odwrót); - trajektoria skokowa; jest to obraz funkcji charakteryzującej się występowaniem skokowych zmian wartości - szczególnie w chwili przejścia systemu ze stanu zdatności do stanu niezdatności (lub na odwrót); - trajektoria zdeterminowana; jest to obraz zmian efektywności w pełni określonych (prognozowalnych deterministycznie, tj. z dokładnością do punktu); - trajektoria losowa; jest to obraz zmian efektywności nie w pełni określonych (prognozowalnych probabilistycznie, tj. z dokładnością do przedziału lub obszaru); - trajektoria bez ograniczenia; jest to obraz takich zmian efektywności, które nie podlegają istotnym ograniczeniom (nawet gdy system jest w stanie niezdatności); 57

58 - trajektoria z ograniczeniem; jest to obraz takich zmian efektywności, które podlegają istotnym ograniczeniom (zwłaszcza gdy system jest w stanie niezdatności); - trajektoria bezzwłoczna; jest to wykres efektywności takiego systemu, w którym nie występuje opóźnienie czasowe (zwłoka) pomiędzy chwilą zmiany stanu, a chwilą odpowiedniej - do tej sytuacji - zmiany efektywności; - trajektoria ze zwłoką; jest to wykres efektywności takiego systemu, w którym występuje opóźnienie czasowe (zwłoka) pomiędzy chwilą zmiany stanu, a chwilą odpowiedniej - do tej sytuacji - zmiany efektywności. Zestawienie klasyfikacyjne trajektorii efektywnościowych SAT zawiera Tabela 2.6, a przykładowe postacie tych trajektorii dla przypadku sterowania apriorycznego pokazują Rys , dla przypadku sterowania interiorycznego, dyskretnego Rys , a dla przypadku sterowania interiorycznego, ciągłego Rys Opis i interpretacja trajektorii efektywnościowych wymaga wprowadzenia kilku nowych pojęć. Wartość początkowa efektywności E e-0. Jest to wartość efektywności w chwili rozpoczynania zadania (tj. w chwili t = 0; dla granicy prawostronnej). Wartość krytyczna efektywności E e-kr. Jest to symptomalna wartość efektywności. Po osiągnięciu i (lub) przekroczeniu tej wartości następuje istotnie niekorzystna zmiana wartości i (lub) postaci efektywności. Osiągnięcie i (lub) przekroczenie wartości krytycznej traktowane jest jako objaw stanu niezdatności systemu (obiektu). Z chwilą osiągnięcia wartości E e-kr efektywność może pozostać na tym poziomie lub skokowo przyjąć inną postać i (lub) wartość: dodatnią, zerową lub ujemną. Następnie może pozostawać na stałym poziomie lub zmieniać się w dowolnym kierunku. Jeśli wartość funkcji skokowo zmniejsza się, ale pozostaje dodatnia lub funkcja zmienia jedynie postać, może to oznaczać częściową niezdatność systemu (obiektu). Jeśli funkcja przyjmuje wartość zerową i pozostaje na tym poziomie, to oznacza, że nastąpiło uszkodzeniowe przerwanie funkcjonowania systemu (wyłączenie obiektu). Jeśli funkcja przyjmuje wartość ujemną i pozostaje ujemna, oznacza to, że system (obiekt) pomimo przejścia w stan niezdatności nadal funkcjonuje, zużywając wytworzony wcześniej efekt własny lub efekt systemu obcego znajdującego się w otoczeniu. Z chwilą osiągnięcia przez efektywność wartości E e-kr efekt wytworzony może być stracony lub zachowany (całkowicie lub częściowo). Wartość uszkodzeniowa efektywności E e-kz. Jest to wartość efektywności w chwili t n uszkodzenia się systemu (dla granicy lewostronnej); końcowa wartość efektywności w stanie zdatności. Wartość regulacji efektywności: dolna wartość regulacji E e-rd ; wartość, po osiągnięciu której następuje odtworzenie efektywności lub wyłączenie obiektu - w wyniku interwencji operatora albo układu dozorująco-terapeutycznego; górna wartość regulacji E e-rg ; maksymalna odtwarzana - w wyniku interwencji operatora albo układu dozorująco-terapeutycznego - wartość efektywności. 58

59 Jeśli efektywność, po osiągnięciu wartości E e-rd, zaczyna wzrastać to oznacza to częściową lub całkowitą odnowę obiektu. Jeśli efektywność, po osiągnięciu wartości E e-rd, przyjmuje wartość zerową i pozostaje na tym poziomie, to oznacza to przerwanie funkcjonowania obiektu (wyłączenie interwencyjne). Z chwilą osiągnięcia przez efektywność wartości E e-rd efekt wytworzony jest z zasady zachowany. Wartość początkowa efektywności w stanie niezdatności E e-pn. Jest to wartość efektywności w pierwszej chwili po zaistnieniu stanu niezdatności. Wartość ustalona efektywności w stanie niezdatności E e-un. Jest to wartość wymuszona np. działaniem układu ograniczającego skutki uszkodzenia się obiektu. Wartość ustalona efektywności w stanie zdatności E e-uz. Jest to wartość zdeterminowana właściwościami obiektu lub wymuszona działaniem operatora. Wartość graniczna efektywności E e-gr. Jest to wartość, której funkcja ta nie może przekroczyć np. ze względów technicznych. Zwłoka efektywności t en. Jest to czas jaki upływa od chwili t n pojawienia się stanu niezdatności do chwili t kr, w której efektywność osiąga wartość krytyczną. Wielkość dozorowana. Jest to wielkość obserwowana przez układ dozorujący. Użytkownika systemu interesuje przede wszystkim efektywność, i w wielu przypadkach można ją bezpośrednio dozorować. Jeśli nie jest to możliwe, to konieczne jest dozorowanie innych wielkości opisujących stan techniczny lub operacyjny obiektu. Przypadek taki występuje na przykład przy sterowaniu interiorycznym, z pełną kompensacją zmian efektywności oraz wtedy, gdy między zmianami wielkości opisujących stan, a efektywnością występują istotne opóźnienia czasowe. Wartość dozorowana wielkości dozorowanej, np. dozorowana wartość efektywności E e-do. Jest to wartość, której przekroczenie powoduje reakcję układu dozorującego. Krok (okres) dozorowania T dz. Jest to odstęp czasowy między kolejnymi diagnozowaniami sondującymi w procesie dozorowania. Krok dozorowania może przyjmować wartość: równą nieskończoności, co oznacza brak dozorowania (i diagnozowania); równą zero, co oznacza dozorowanie ciągłe; stałą i większą od zera (a mniejszą do nieskończoności), co oznacza dozorowanie dyskretne, z krokiem niezależnym od wartości wielkości dozorowanej; zmienną i większą od zera (a mniejszą do nieskończoności), co oznacza dozorowanie dyskretne, z krokiem zależnym od wartości wielkości dozorowanej. 59

60 Tabela 2.6 trajektoria zdeterminowana trajektoria losowa Klasyfikacja trajektorii efektywnościowych ciągła skokowa ciągła skokowa Nr rys. bezzwłoczna bez ograniczenia Rys.2.23 z ograniczeniem Rys.2.24 ze zwłoką bez ograniczenia z ograniczeniem bez ograniczenia Rys.2.25 bezzwłoczna z ograniczeniem Rys.2.26, Rys.2.27, Rys.2.28, Rys.2.29, Rys.2.30 ze zwłoką bezzwłoczna ze zwłoką bezzwłoczna ze zwłoką bez ograniczenia z ograniczeniem bez ograniczenia z ograniczeniem bez ograniczenia z ograniczeniem bez ograniczenia z ograniczeniem bez ograniczenia z ograniczeniem Zwłoka dozorowania t dz. Jest to czas jaki upływa od chwili przejścia efektywności (lub innej wielkości dozorowanej) przez wartość dozorowaną do chwili reakcji układu dozorująco-terapeutycznego. Chwila t n. Chwila uszkodzenia się systemu (obiektu); chwila przejścia systemu w stan niezdatności. Chwila t kr. Chwila, w której efektywność (lub inna wielkość dozorowana) przyjmuje wartość krytyczną. Chwila t rd. Chwila, w której - w wyniku interwencji operatora albo układu dozorująco-terapeutycznego następuje odtworzenie wartości (i postaci) efektywności. Chwila t do. Chwila, w której efektywność (lub inna wielkość dozorowana) osiąga wartość dozorowaną. 60

61 Chwila t gr. Chwila, w której efektywność (lub inna wielkość dozorowana) osiąga wartość graniczną. Chwila t uz. Chwila, w której efektywność (lub inna wielkość dozorowana) osiąga wartość ustaloną w stanie zdatności systemu. Chwila t un. Chwila, w której efektywność (lub inna wielkość dozorowana) osiąga wartość ustaloną w stanie niezdatności systemu. E e E e E e-0 E e-0 E e-kz = 0 E e-kr = 0 t n = t kr t E e-kr E e-kz E e-un t n = t kr t Rys Trajektoria efektywności ciągła, bez ograniczenia, dla przypadku sterowania apriorycznego Rys Trajektoria efektywności ciągła, z ograniczeniem, dla przypadku sterowania apriorycznego E e E e E e-0 E e-0 E e-kz E e-kr t n = t kr t E e-kz E e-kr E e-un = 0 t n = t kr t E e-pn Rys Trajektoria efektywności skokowa, bez ograniczenia, dla przypadku sterowania apriorycznego Rys Trajektoria efektywności skokowa, z ograniczeniem, dla przypadku sterowania apriorycznego 61

62 E e E e E e-rg, E e-0 E e-0 E e-rg E e-kz E e-rd E e-kr t E e-kz E e-kr E e-un E e-rd t t rd t rd t n = t kr t rd t rd t n = t kr E e-un Rys Trajektoria efektywności skokowa, z ograniczeniem, dla przypadku sterowania interiorycznego dyskretnego, z całkowitą odnową Rys Trajektoria efektywności skokowa, z ograniczeniem, dla przypadku sterowania interiorycznego dyskretnego, z częściową odnową E e E e E e-kz, E e-0 E e-kr E e-0 E e-kz E e-kr t n = t kr t E e-un = 0 t n = t kr t E e-pn Rys Trajektoria efektywności skokowa, z ograniczeniem, dla przypadku sterowania interiorycznego ciągłego, z całkowitą odnową Rys Trajektoria efektywności skokowa, z ograniczeniem, dla przypadku sterowania interiorycznego ciągłego, z częściową odnową Zauważmy, że: trajektorie potencjalności i efektywności prawie nigdy nie są zdeterminowane, co jest skutkiem losowości wielkości opisujących stan obiektu (systemu); należy zatem do obliczeń potencjalności i efektywności, a zwłaszcza do prognozowania ich trajektorii stosować aparat i metody probabilistyczne; kształty trajektorii potencjalności i efektywności zależą od sposobu sterowania obiektem (aprioryczne czy interioryczne, dyskretne czy ciągłe); sposób sterowania zależy z kolei m. in. od: - właściwości obiektu (obiekt sterowalny lub niesterowalny w czasie realizacji zadania; obiekt odnawialny lub nieodnawialny w sensie właściwości eksploatacyjnych w czasie realizacji zadania); 62

63 - organizacji procesu diagnostyczno-terapeutycznego (np. czy realizowane jest dozorowanie stanu czy tylko diagnozowanie predykcyjne przed rozpoczęciem zadania); potencjalność E p i efektywność E e mogą przyjmować wartości dodatnie, zerowe lub ujemne; oznacza to, że obiekt (system): - przy efektywności dodatniej - wytwarza efekt; - przy efektywności zerowej - nie wytwarza efektu ale i nie zużywa efektu już wytworzonego; - przy efektywności ujemnej - zużywa efekt wcześniej wytworzony lub czerpie go z otoczenia; w przypadku gdy proces diagnostyczno-terapeutyczny obiektu (systemu) opiera się na informacji o trajektorii potencjalności lub (i) trajektorii efektywności, a trajektorie te charakteryzują się istotnymi opóźnieniami w stosunku do trajektorii stanu, to mogą się pojawić w systemie znaczne wahania trajektorii potencjału i trajektorii efektu niezależne od organizacji procesu diagnostycznoterapeutycznego. Niekiedy może to doprowadzać do niestabilności potencjałowoefektowej systemu Podsumowanie 1. Podstawowym celem diagnozowania systemu antropotechnicznego jest odpowiedź na pytania: - czy system jest (był lub będzie) zdatny do realizowania zadania eksploatacyjnego (tj. zadania użytkowego lub obsługowego)? - czy system jest (był lub będzie) zdatny do zrealizowania zadania eksploatacyjnego (tj. zadania użytkowego lub obsługowego)? Jeśli na obydwa pytania odpowiedź jest pozytywna to oznacza, że działania diagnostyczno-terapeutyczne mogą się ograniczyć do diagnozowania sondującego przed rozpoczęciem realizacji zadania. Jeśli na którekolwiek pytanie odpowiedź jest negatywna to oznacza, że pożądany jest ciąg działań diagnostyczno-terapeutycznych polegający na dozorowaniu zmian potencjalności lub efektywności systemu i na niezbędnym odnawianiu tych wielkości w czasie realizacji zadania. 2. Diagnozowanie systemu antropotechnicznego może (i powinno) być realizowane w różnym ujęciu, m. in. pod kątem zdatności: - technicznej; - ekonomicznej; - bezpiecznościowej; - administracyjnej. 3. Decydent systemu antropotechnicznego powinien opierać swoje decyzje eksploatacyjne na informacjach diagnostycznych uzyskiwanych w procesach: - genezowania zmian stanu systemu; - diagnozowania stanu aktualnego systemu; - prognozowania zmian stanu systemu. 63

64 4. Podstawową informacją diagnostyczno-prognostyczną, której oczekuje decydent systemu antropotechnicznego jako wyniku procesu diagnostycznego, jest odpowiedź na pytanie: czy para antropotechniczna jest zdatna do zrealizowania zadania eksploatacyjnego? W ujęciu potencjałowo-efektowym pytanie to brzmi: czy dysponowany potencjał eksploatacyjny PAT (F P-dys ) jest nie mniejszy od wymaganego efektu eksploatacyjnego (F E-wym )? czyli: F P-dys F E-wym 5. Podstawową informacją diagnostyczno-genetyczną, której oczekuje decydent systemu antropotechnicznego jako wyniku procesu diagnostycznego, jest odpowiedź na pytanie: czy para antropotechniczna była zdatna do zrealizowania zadania eksploatacyjnego? W ujęciu potencjałowo-efektowym pytanie to brzmi: czy dysponowany potencjał eksploatacyjny PAT (F P-dys ) był nie mniejszy od wymaganego efektu eksploatacyjnego (F E-wym )? czyli: F P-dys F E-wym 6. Potencjałowo-efektowy model systemu antropotechnicznego umożliwia syntezę różnorodnych kryteriów zdatności zadaniowej (m. in. potencjałowych kryteriów prognostycznych i efektowych kryteriów genetycznych) oraz kryteriów zdatności chwilowej (kryteriów potencjalnościowych i kryteriów efektywnościowych). 7. Potencjałowo-efektowa interpretacja właściwości eksploatacyjnych systemu antropotechnicznego umożliwia łatwe tworzenie kryteriów zdatności (zarówno użytkowej jak i obsługowej) systemu jako całości oraz jego poszczególnych elementów. Na szczególne podkreślenie zasługuje fakt, że potencjałowo-efektowe kryteria zdatności umożliwiają wnioskowanie diagnostyczne odnośnie kompatybilności wewnętrznej systemu. 8. Miarami zdatności w przypadku kryteriów potencjałowo-efektowych i potencjalnościowo-efektywnościowych mogą być: - zdeterminowane wartości określonych potencjałów i efektów lub określonych potencjalności i efektywności; - wartości oczekiwane określonych potencjałów i efektów lub określonych potencjalności i efektywności; - prawdopodobieństwa, że wyróżnione wartości określonych potencjałów i efektów lub określonych potencjalności i efektywności, mieszczą się wymaganych przedziałach. 9. Zdatność systemu antropotechnicznego determinowana jest nie tylko zdatnością techniczną obiektu ale także kompatybilnością operatora i obiektu (która objawia się w generowanych przez operatora pobudzeniach sterujących) oraz kompatybilnością decydenta i pary antropotechnicznej (która objawia się w generowanych przez decydenta zadaniach eksploatacyjnych). 10. Przedstawione w rozdziale klasyfikacje systemów antropotechnicznych m. in. ze względu na możliwe realizacje pobudzeń sterujących, ze względu na właściwości diagnostyczno-terapeutyczne i ze względu na kształty trajektorii potencjałowych, 64

65 potencjalnościowych, efektowych i efektywnościowych, umożliwiają logiczną charakterystykę występujących w praktyce odmian systemów antropotechnicznych, ułatwiają syntezę modeli matematycznych funkcjonałów potencjalności, potencjału, efektywności i efektu dla systemów o określonych właściwościach, a w konsekwencji sprzyjają skutecznemu wnioskowaniu eksploatacyjnemu i ułatwiają tworzenie optymalnych metod (programów) diagnozowania. Zagadnieniom poruszonym w Rozdziale 2 poświęcone są m. in. następujące opracowania własne: [65, 66, 69, 73, 75, 79, 100, 142]. 65

66 Rozdział 3 WNIOSKOWANIE DIAGNOSTYCZNE UŻYTKOWE W SYSTEMIE Z OBIEKTEM STEROWANYM APRIORYCZNIE 3.1. Wstęp Podstawowym celem istnienia jakiegokolwiek systemu antropotechnicznego (lub ujmując to węziej: pary antropotechnicznej lub obiektu technicznego) jest realizacja zadań użytkowych. Jak stwierdzono wcześniej (Rozdział 1, Rozdział 2), realizacja dowolnego zadania eksploatacyjnego wymaga zarówno od decydenta systemu jak i od operatora obiektu podejmowania racjonalnych decyzji odnośnie wyboru zadań i sterowania obiektem. Wymaganie to jest szczególnie istotne w przypadku zadań użytkowych, gdyż nieodpowiednie decyzje i błędne sterowanie mogą nieodwracalnie zdegradować obiekt techniczny, a nawet cały system. U podstaw każdej decyzji o użyciu obiektu (lub pary antropotechnicznej) powinna leżeć informacja potwierdzająca zdatność do użycia w konkretnych warunkach. Informację tę, tzn. diagnozę użytkową, musi dostarczyć proces diagnozowania. Łatwo jest zauważyć, że - na ogół - ze względu na dużą różnorodność zadań, zmienność warunków ich realizacji, liczny zbiór możliwych procedur sterowania i wynikające stąd wahania wymagań odbiorcy efektu, kryterium zdatności do użycia nie może być sztywne lecz powinno mieć postać relatywną, zależną od aktualnej sytuacji eksploatacyjnej. Niniejszy rozdział zawiera syntezę względnej metodyki diagnozowania systemu antropotechnicznego zawierającego obiekt sterowany apriorycznie (patrz pkt.2.7). Metodyka ta pozwala na formułowanie: - prognoz - w przypadku gdy podstawę wnioskowania diagnostycznego stanowią trajektorie potencjałowe i potencjałowe kryteria zdatności systemu antropotechnicznego; - genez w przypadku gdy podstawę wnioskowania diagnostycznego stanowią trajektorie efektowe i efektowe kryteria zdatności systemu antropotechnicznego. Opis rozważań ograniczymy do przypadku wnioskowania prognostycznego. Wnioskowanie genetyczne realizuje się podobnie Potencjałowe i potencjalnościowe miary i kryteria zdatności użytkowej Miarą chwilowych możliwości użytkowych systemu może być - jak stwierdzono wcześniej (por. (1.1), (1.6), (1.10), (2.2)) potencjalność użytkowa E pu. Dla obiektów o bezzwłocznej reakcji potencjalności na zmiany wielkości opisujących l i, można ogólnie zapisać (por. 1.10): Eput Ept fplt (3.1) gdzie: L t li t ; i 1,..., I ; zbiór wielkości opisujących stan systemu w chwili t. Aprioryczne kryterium chwilowej zdatności użytkowej systemu ma zgodnie z wyrażeniem (2.17) - postać nierówności: 66

67 E t E t p-dys p-wym (3.2) gdzie: E p-dys (t) potencjalność dysponowana w chwili t; E p-wym (t) potencjalność wymagana w chwili t. Zapis ten oznacza, że jeśli w określonej chwili t, potencjalność dysponowana jest nie mniejsza od potencjalności wymaganej, to system w tej chwili t jest zdatny. W praktyce, dla wielu typów obiektów, wymaga się, by jednym z atrybutów stanu zdatności było zawieranie się potencjalności w określonym przedziale wartości dopuszczalnych: Ept E p-d t (3.3) gdzie: E p-d (t) = [E p-d-min (t), E p-d-max (t)] - przedział dopuszczalnych wartości potencjalności; E p-d-min (t) dopuszczalna, minimalna wartość potencjalności w chwili t; E p-d-max (t) dopuszczalna, maksymalna wartość potencjalności w chwili t. Przedział dopuszczalnych wartości potencjalności jest determinowany m. in. właściwościami obiektu, rodzajem realizowanego zadania, warunkami realizacji zadania, wymaganiami technicznymi, bezpiecznościowymi, ekonomicznymi, administracyjnymi. Jest to zatem przedział o relatywnej szerokości. W takiej sytuacji kryterium (3.2) przyjmuje jedną z następujących postaci: lub 678 ttzad Epdys t Epd t Epwym t Epd t E t E t E t E z t p-dys p-wym (3.4) 678 ttzad EpdystEpd t EpwymtEpd t E t E t E t E z t p-dys p-wym (3.5) Zapis (3.4) należy interpretować następująco: jeśli istnieje choćby jedna taka chwila t w przedziale czasu realizacji zadania, w której potencjalność dysponowana, należąca do przedziału potencjalności dopuszczalnych, jest nie mniejsza od potencjalności wymaganej, również należącej do przedziału potencjalności dopuszczalnych, to stan systemu w tej chwili t jest stanem zdatności. 67

68 Kryterium to jak łatwo zauważyć - odnosi się do przypadku systemu, w którym w czasie realizacji zadania mogą pojawiać się chwilowe niezdatności. Interpretacja zapisu (3.5) brzmi następująco: jeśli dla wszystkich chwil t w przedziale czasu realizacji zadania, potencjalność dysponowana, należąca do przedziału potencjalności dopuszczalnych, jest nie mniejsza od potencjalności wymaganej, również należącej do przedziału potencjalności dopuszczalnych, to stan systemu w każdej z tych chwil t (czyli w całym przedziale czasu realizacji zadania) jest stanem zdatności. Kryterium to odnosi się do przypadku systemu, w którym w czasie realizacji zadania nie pojawiają się chwilowe niezdatności. Graficzna interpretacja kryterium chwilowej zdatności systemu przedstawiona jest na Rys.3.1. E p Oznaczenia: E p-dys E p-wym E p-d-max E p-d E p-d-min t t 1 t 2 68 t 3 t 4 Rys.3.1. Graficzna interpretacja kryterium (3.4) chwilowej zdatności systemu. Wniosek: Dla chwili t 1 kryterium zdatności jest spełnione, dla chwil t 2, t 3, i t 4 kryterium zdatności nie jest spełnione. Przedziałową miarą możliwości użytkowych systemu (w przedziale czasu realizacji zadania T zad ), jest potencjał użytkowy (por. (1.4), (1.12), (2.4), (2.6)): PU T F T E t dt zad P zad F (3.6) Aprioryczne kryterium przedziałowej zdatności użytkowej systemu ma analogicznie jak kryterium zdatności chwilowej i zgodnie z wyrażeniami (2.10) i (2.12) - postać nierówności: T zad p F T F T (3.7) P-dys zad P-wym gdzie: F P-dys (T zad ) potencjał dysponowany w przedziale czasu T zad ; F P-wym (T zad ) potencjał wymagany w przedziale czasu T zad. Zapis ten mówi, że jeśli potencjał dysponowany w przedziale czasu realizacji zadania, jest nie mniejszy od potencjału wymaganego w tym przedziale, to system jest zdatny do zrealizowania tego zadania. zad

69 W przypadkach, w których potencjał powinien zawierać się w określonym, dopuszczalnym przedziale wartości (3.8) z powodów analogicznych jak w przypadku potencjalności - kryterium (3.7) przyjmuje postacie jak (3.9) i (3.10). F P T zad (3.8) 69 F P-d gdzie: F P-d (T zad ) = [F P-d-min (T zad ), F P-d-max (T zad )] - przedział dopuszczalnych wartości potencjału; F P-d-min (T zad ) dopuszczalna, minimalna wartość potencjału w przedziale czasu T zad ; F P-d-max (T zad ) dopuszczalna, maksymalna wartość potencjału w przedziale czasu T zad. lub Tzad Tzaddop Tzad Tzaddop FP dystzad FP d Tzad F T F T FP FP Pwym dys wym zad Pd zad Tzad FP d Tzad T F T zad Pd zad T zad T F T E T E z T F P-dys zad P-wym zad T F T E T E z T F P-dys zad P-wym zad zad zad zad zad (3.9) (3.10) Kryterium (3.9) oznacza, że jeśli istnieje choćby jedno zadanie trwające nie dłużej niż dopuszczalny przedział czasu realizacji zadań, dla którego potencjał dysponowany, należący do przedziału potencjałów dopuszczalnych, jest nie mniejszy od potencjału wymaganego, również należącego do przedziału potencjałów dopuszczalnych, to stan systemu dla tego zadania jest stanem zdatności. Kryterium to jak widać - odnosi się do przypadku systemu, w którym może pojawić się niezdatność do zrealizowania niektórych zadań, pomimo tego, że przedział czasu ich realizacji zawiera się w przedziale dopuszczalnym T zad-dop. Interpretacja zapisu (3.10) jest następująca: jeśli dla wszystkich zadań trwających nie dłużej niż dopuszczalny przedział czasu realizacji zadań, dla których potencjał dysponowany, należący do przedziału potencjałów dopuszczalnych, jest nie mniejszy od potencjału wymaganego, również należącego do przedziału potencjałów dopuszczalnych, to stan systemu dla tych zadań jest stanem zdatności. Kryterium to odnosi się do przypadku systemu, który jest zdatny do zrealizowania wszystkich zadań trwających nie dłużej niż dopuszczalny przedział czasu T zad-dop. Graficzną interpretację kryterium przedziałowej zdatności systemu przedstawiają Rys.3.2 i Rys.3.3. Zauważmy, że zarówno kryteria chwilowej zdatności jak i kryteria przedziałowej zdatności są kryteriami prognostycznymi gdyż utworzonymi na wielkościach charakteryzujących przyszłe (potencjalne) możliwości systemu. Kryteria te dotyczą całego syste-

70 mu gdyż, jak wynika z Rys.2.4 i Rys.2.5, potencjał wymagany narzucony jest przez decydenta, a potencjał dysponowany zdeterminowany jest przez właściwości pary antropotechnicznej (tj. operatora i obiektu technicznego). Ponadto przedział potencjału dopuszczalnego określony jest nie tylko przez właściwości obiektu, ale także przez rodzaj i właściwości zadania (czyli przez decyzje decydenta) oraz przez rodzaj i cel procesu diagnostycznego (np. diagnozowanie stanu technicznego, bezpiecznościowego, ekonomicznego). F P obszar, dla którego kryterium zdatności jest spełnione F P-d-max F P-dys F P-wym F P-d-min T zad T zad-min T zad-max T zad-dop Rys.3.2. Graficzna interpretacja kryterium (3.9) przedziałowej zdatności systemu. Wniosek: System jest zdatny tylko do zrealizowania zadań trwających nie krócej niż T zad-min i nie dłużej niż T zad-max. obszar, dla którego kryterium zdatności jest spełnione F P F P-d-max F P-dys F P-d-min F P-wym T zad T zad-dop Rys.3.3. Graficzna interpretacja kryterium (3.10) przedziałowej zdatności systemu. Wniosek: System jest zdatny do zrealizowania wszystkich zadań trwających nie dłużej niż T zad-dop. 70

71 3.3. Synteza funkcjonału potencjału użytkowego Przebieg trajektorii potencjalności jest zależny od wartości wielkości opisujących ((1.8), (3.1)). Z tego wynika, że prognozowanie trajektorii potencjalności wymaga znajomości modelu (np. matematycznego) wielkości opisujących L [65, 67]. Wiadomo na mocy twierdzenia Weierstrassa 1 - że każdą wielkość opisującą l i można modelować wielomianem, np. o następującej postaci: gdzie: 2 i l t l k tk t... k t ; i1,..., I i i, 0 i, 1 i, 2 i, i k ν współczynniki wielomianu wielkości opisującej l i; i,1,ki,2,..., ki, i l i, 0 wartość początkowa wielkości opisującej l i, tj. wartość w chwili t 0; I liczba wielkości opisujących stan systemu; i liczba współczynników wielomianu wielkości opisującej l i. (3.11) Wszystkie współczynniki wielomianów (3.11) tworzą łącznie -wymiarową zmienną losową o rozkładzie: fk f k1,k 2,..., kμ (3.12) gdzie: i I i1 i (3.13) Przyjmijmy, że pomiędzy dopuszczalną potencjalnością (odpowiednio: minimalną i maksymalną), a dopuszczalnymi wartościami wielkości opisujących (odpowiednio: minimalnymi i maksymalnymi) zachodzą, dające się określić, zależności funkcyjne (por. (1.1),(1.10)): E p d-min t fd Lmin t (3.14) Ep d-max t fglmaxt (3.15) gdzie: L L min max I t l t ; i 1, 2,..., (3.16) i, min I t l t ; i 1,2,..., (3.17) i, max Zgodnie z przyjętymi kryteriami zdatności (3.4) i (3.5), obiekt uznaje się za chwilowo niezdatny gdy potencjalność dysponowana przyjmuje wartość mniejszą od wymaganej i/lub wartość spoza dopuszczalnego przedziału. W czasie chwilowej niezdatności obiekt może nadal funkcjonować lub może być wyłączony. Zależy to od skutków jakie niesie niezdatność dla efektu działania systemu i od organizacji toczącego się w systemie procesu diagnostyczno-terapeutycznego. 1 Trajdos T.: Poradnik Inżyniera, Matematyka, WNT, Warszawa 1987, tom 2, s

72 Przyjmijmy, na użytek dalszych rozważań, że uszkodzenia jakie mogą pojawić się w obiekcie technicznym, stanowiącym element pary antropotechnicznej, dadzą się zaliczyć do jednej z następujących kategorii: 1. Uszkodzenia zużyciowo-starzeniowe. Charakteryzują się one na ogół ciągłą i monotoniczną zmianą właściwości użytkowych obiektu. Skutkiem tego jest względnie powolna zmiana wartości wielkości opisujących stan techniczny i operacyjny obiektu oraz analogiczna zmiana potencjalności (i efektywności) do poziomu przekraczającego jedną z wartości dopuszczalnych. Wielkości opisujące dają się - w tym przypadku - wyrazić wielomianami, a współczynniki tych wielomianów są losowe, o wyznaczalnych parametrach rozkładów, zależnych lub niezależnych od obciążenia obiektu. 2. Uszkodzenia losowe (nagłe) niezależne. Charakteryzują się one na ogół nagłą zmianą właściwości użytkowych obiektu. Skutkiem tego jest skokowa zmiana wartości wielkości opisujących stan techniczny i operacyjny obiektu oraz skokowa zmiana potencjalności (i efektywności) do poziomu przekraczającego jedną z wartości dopuszczalnych. Patogeneza tych uszkodzeń nie jest znana. Znane są tylko ich pewne właściwości statystyczne (np. intensywności uszkodzeń). 3. Uszkodzenia losowe (nagłe) zależne. Przyjmijmy, że charakteryzują się one - podobnie jak uszkodzenia nagłe niezależne - skokową zmianą właściwości użytkowych obiektu. Skutkiem tego jest skokowa zmiana wartości wielkości opisujących stan techniczny i operacyjny obiektu oraz analogiczna zmiana potencjalności (i efektywności) do poziomu przekraczającego jedną z wartości dopuszczalnych. Patogeneza tych uszkodzeń znana jest przynajmniej w zakresie statystycznej zależności od warunków użytkowania, od czasu użytkowania oraz od obciążenia obiektu. Uszkodzenia zużyciowo-starzeniowe można zaliczyć do klasy uszkodzeń względnie dobrze prognozowalnych. Niezależne uszkodzenia losowe - z oczywistych względów - należy zaliczyć do klasy uszkodzeń nieprognozowalnych. Zależne uszkodzenia losowe można zaliczyć do klasy uszkodzeń słabo prognozowalnych. Oznaczmy przez czas, po którym w wyniku zmian zużyciowo-starzeniowych wartość potencjalności wykracza poza dopuszczalny przedział (np. spada poniżej E p-d-min ). Analogicznie, oznaczmy przez czas, po którym w wyniku uszkodzenia losowego (zależnego lub niezależnego) wartość potencjalności wykracza poza dopuszczalny przedział (np. spada poniżej E p-d-min ). Łatwo zauważyć, że w praktyce eksploatacyjnej pojawiają się trzy rodzaje zdarzeń: Zdarzenie Z d1 polegające na tym, że w przedziale czasu realizacji zadania T zad obiekt nie uszkodzi się (jego potencjalność nie wykroczy poza dopuszczalny przedział wartości), czyli: Z T Θ T τ (3.18) d1 zad zad 72

73 Zdarzenie Z d2 polegające na tym, że w przedziale czasu realizacji zadania T zad obiekt uszkodzi się w wyniku działania czynników losowych, czyli: Z Θ T Θ τ (3.19) d2 zad Zdarzenie Z d3 polegające na tym, że w przedziale czasu realizacji zadania T zad obiekt uszkodzi się w wyniku zmian zużyciowo-starzeniowych, czyli: Z τ T τ Θ (3.20) d3 zad Zdarzenia te stanowią zupełny zbiór zdarzeń. Potencjał użytkowy jest sumą potencjałów składowych, odpowiadających tym trzem rodzajom zdarzeń. Potencjał użytkowy pary antropotechnicznej, w przedziale czasu realizacji zadania T zad, jest zgodnie z zależnością (1.4) funkcjonałem o następującej postaci ogólnej: T f T ; Lt, E, E, f FP zad P zad 0 p dmin pdmax K,, (3.21) gdzie: L(t 0 ) zbiór wartości wielkości opisujących w chwili t 0 ; f(k) funkcja zbioru współczynników wielomianów wielkości opisujących; K k, 1 k 2,..., k. F P, E p l i F P-un E p-0 l i,0 F P (T zad ) E p (t) l i (t) l i,min E p-kr = E p-d-min E p-un = 0 t n = t kr t T zad Rys.3.4. Przykładowe zależności wielkości opisującej l i i potencjalności E p od czasu t oraz potencjału F P od przedziału czasowego realizacji zadania T zad. Przypadek trajektorii potencjału systemu z pełną akumulacją efektu. T n 73

74 F P, E p l i F P-kz E p-0 l i,0 F P (T zad ) E p (t) l i (t) l i,min E p-kr = E p-d-min F P-un = 0 E p-un = 0 t n = t kr t T zad Rys.3.5. Przykładowe zależności wielkości opisującej l i i potencjalności E p od czasu t oraz potencjału F P od przedziału czasowego realizacji zadania T zad. Przypadek trajektorii potencjału systemu bez akumulacji efektu. T n Jeśli założymy dla uproszczenia deterministyczny model funkcjonału (3.21), to trajektorie potencjalności i potencjału, mogą posiadać przykładowo postacie jak na Rys.3.4 i Rys.3.5. W pokazanych przypadkach założono, że możliwe jest jedynie aprioryczne sterowanie obiektem (tzn. w chwili t 0 ) i diagnozowanie predykcyjne (tzn. przed użyciem obiektu). Trajektorie potencjalności są zdeterminowane, skokowe, bezzwłoczne, z ograniczeniem. Na rysunkach tych zastosowano następujące oznaczenia: l i,min minimalna wartość wielkości opisującej, której przekroczenie jest równoznaczne z przejściem systemu (obiektu) w stan niezdatności; E p-kr wartość potencjalności w chwili uszkodzenia się systemu (obiektu); F P-un, E p-un ustalona wartość potencjału i potencjalności w stanie niezdatności; E p-0, l i,0 początkowe wartości potencjalności i wielkości opisującej; E p-d-min dopuszczalna, minimalna wartość potencjalności; t n chwila uszkodzenia się systemu; t kr chwila przejścia potencjalności przez wartość krytyczną; T n przedział czasu, po którym następuje uszkodzenie systemu. Zauważmy jednakże, iż nawet przy zdeterminowanym zbiorze wartości początkowych L(t 0 ), oraz zdeterminowanym przedziale T zad, współczynniki wielomianów (3.11) są zmiennymi losowymi i znane mogą być jedynie ich rozkłady f kj (j = 1,2,...,) (por. (3.12)). Również czas do uszkodzenia losowego, a także przeważnie czas do uszkodzenia starzeniowego, są zmiennymi losowymi. Ze względu na losowy charakter potencjału, uzasadnione jest posługiwanie się probabilistycznymi charakterystykami tej wielkości, jak np. wartością oczekiwaną. 74

75 Na podstawie wyrażenia (3.21) przy uwzględnieniu klasyfikacji zdarzeń oraz losowego charakteru potencjału można, dla obiektu sterowanego apriorycznie i diagnozowanego predykcyjnie (jednokrotnie), wyprowadzić następujące wyrażenia na wartość oczekiwaną potencjału użytkowego: A. Dla obiektu, który nie uszkodzi się w czasie realizacji zadania: F T F T ; Lt, E, E, f, Θ P 1 zad zad 0 p d min p d max k g t gdzie: g t z ΘdΘ fk E p tdt dk...dkμ g 1 1 t exp t t z 0 t z 1 2 z 1 z 2 dt 0 (3.22) (3.23) jest rozkładem czasu do uszkodzenia losowego; 1 = const współczynnik intensywności uszkodzeń losowych niezależnych; 2 (t) współczynnik intensywności uszkodzeń losowych zależnych; 1 = (T zad ; L(t 0 ), E p-d-min, E p-d-max ) -wymiarowy obszar w przestrzeni współczynników wielomianów (3.11), dla którego spełnione są nierówności (3.18); T zad = [t 0, t z ] przedział czasu realizacji zadania; t 0 = 0. B. Dla obiektu, w którym w czasie realizacji zadania wystąpi uszkodzenie losowe: F T F T ; Lt, E, E, f, Θ P 2 zad zad 0 pdmin pdmax k g t z 0 Θ fk Eptdt dk...dkμ dθ g (3.24) gdzie: 2 = (; L(t 0 ), E p-d-min, E p-d-max ) -wymiarowy obszar w przestrzeni współczynników wielomianów (3.11), dla którego spełnione są nierówności (3.19). C. Dla obiektu, w którym w czasie realizacji zadania wystąpi uszkodzenie zużyciowostarzeniowe: F T F T ; Lt, E, E, f, gθ P 3 zad zad 0 pd-min pdmax k, t gθdθ dt dk...dkμ fk Ep τ (3.25) 75

76 gdzie: 3 = (; L(t 0 ), E p-d-min, E p-d-max ) -wymiarowy obszar w przestrzeni współczynników wielomianów (3.11), dla którego spełnione są nierówności (3.20). Wartość oczekiwana potencjału użytkowego pary antropotechnicznej z pełną akumulacją efektu (por. Tabela 2.5) jest oczywiście sumą wszystkich trzech składowych potencjału: FP a Tzad FP 1Tzad FP 2Tzad FP 3Tzad (3.26) Wartość oczekiwana potencjału użytkowego PAT bez akumulacji efektu jest równa tylko pierwszemu składnikowi powyższej sumy, czyli: 3.4. Trajektorie potencjałowe P n T F T F (3.27) zad Zależności (3.26) i (3.27) wyrażające wartości oczekiwane potencjału w funkcji przedziału czasu realizacji zadania umożliwiają wyznaczenie trajektorii potencjałowych, tj. graficznych obrazów funkcji F P (T zad ). Wyróżnijmy kilka charakterystycznych trajektorii potencjałowych PAT. 1. Trajektoria potencjałowa PAT zawierającej obiekt: - nie uszkadzający się losowo, tj. obiekt o intensywnościach uszkodzeń: 1 = 0 oraz 2 (t) = 0; - nie ulegający zmianom zużyciowo-starzeniowym; - o potencjalności równej wartości oczekiwanej, maksymalnej potencjalności osiągalnej, czyli: Ep t Ep t dla t T os max zad (3.28) Jest to trajektoria PAT maksymalna, idealizowana, ze zbioru trajektorii osiągalnych. Nazwijmy ją trajektorią osiągalną maksymalną. Opisuje ją wyrażenie: F P os max 76 P 1 zad T E t dt zad T zad p os max (3.29) Przykładem tej trajektorii jest prosta FP osmaxtzad pokazana na Rys.3.6 i Rys Trajektoria potencjałowa PAT zawierającej obiekt: - uszkadzający się losowo z maksymalnie dopuszczalną i stałą intensywnością uszkodzeń: max = 1max + 2max = const (3.30) gdzie: 1max = 1-dop-max λ 2max maxλ 2t t Tzad - ulegający maksymalnie dopuszczalnym zmianom zużyciowo-starzeniowym; - o potencjalności równej wartości oczekiwanej, minimalnej potencjalności osiągalnej, czyli:

77 E p t E p t dla t T (3.31) osmin zad Jest to trajektoria PAT minimalna, ze zbioru trajektorii osiągalnych. Nazwijmy ją trajektorią osiągalną minimalną. Opisuje ją wyrażenie: FP T os zad R Tzad; λ max Ep t dt (3.32) min T zad os min gdzie: R(T zad ; max ) prawdopodobieństwo zdatności obiektu w przedziale czasu T zad przy założeniu maksymalnej wartości współczynnika intensywności uszkodzeń; funkcja niezawodności obiektu. Przykładem tej trajektorii jest krzywa FP osmintzad pokazana na Rys.3.6 i Rys Trajektoria potencjałowa PAT zawierającej obiekt: - nie uszkadzający się losowo, tj. obiekt o intensywnościach uszkodzeń: 1 = 0 oraz 2 (t) = 0; - nie ulegający zmianom zużyciowo-starzeniowym; - o potencjalności równej wartości oczekiwanej, maksymalnej potencjalności dopuszczalnej, czyli: Ep t Ep t dla t T (3.33) dmax zad Jest to trajektoria PAT maksymalna, idealizowana, ze zbioru trajektorii dopuszczalnych. Nazwijmy ją trajektorią dopuszczalną maksymalną. Opisuje ją wyrażenie: T E t dt F P dmax zad p dmax (3.34) T zad Przykładem tej trajektorii jest prosta FP dmaxtzad pokazana na Rys.3.6 i Rys Trajektoria potencjałowa PAT zawierającej obiekt: - uszkadzający się losowo z maksymalnie dopuszczalną i stałą intensywnością uszkodzeń: max = 1max + 2max = const (3.35) gdzie: 1max = 1-dop-max λ 2max max λ 2t t Tzad - ulegający maksymalnie dopuszczalnym zmianom zużyciowo-starzeniowym; - o potencjalności równej wartości oczekiwanej, minimalnej potencjalności dopuszczalnej, czyli: Ep t Ep t dla t T (3.36) dmin zad Jest to trajektoria PAT minimalna, ze zbioru trajektorii dopuszczalnych. Nazwijmy ją trajektorią dopuszczalną minimalną. Opisuje ją wyrażenie: 77

78 F P dmin T RT ; λ E t zad zad max T zad p dmin dt (3.37) Przykładem tej trajektorii jest krzywa FP dmintzad pokazana na Rys.3.6 i Rys Trajektoria potencjałowa PAT zawierającej obiekt: - podlegający losowym uszkodzeniom niezależnym i zależnym, o rzeczywistych intensywnościach 1 i 2 (t) ; - ulegający rzeczywistym zmianom zużyciowo-starzeniowym; - o potencjalności równej wartości oczekiwanej potencjalności dysponowanej E p-dys (t). Trajektoria ta jest obrazem zmian dysponowanego potencjału rzeczywistej pary antropotechnicznej. Opisują ją wyrażenia (3.26) i (3.27). Przykładem tej trajektorii jest krzywa FP dystzad pokazana na Rys.3.6 i Rys Trajektoria potencjałowa PAT zawierającej obiekt: - podlegający losowym uszkodzeniom niezależnym i zależnym, o rzeczywistych intensywnościach 1 i 2 (t) ; - ulegający rzeczywistym zmianom zużyciowo-starzeniowym; - o potencjalności równej wartości oczekiwanej potencjalności realizowanej E p-rz (t). Trajektoria ta jest obrazem zmian realizowanego potencjału rzeczywistej pary antropotechnicznej. Opisują ją wyrażenia (3.26) i (3.27). Przykładem tej trajektorii jest krzywa F T pokazana na Rys.3.6 i Rys Trajektoria potencjałowa będąca obrazem wymaganego potencjału rzeczywistej pary antropotechnicznej. Postacią tej trajektorii jest punkt, krzywa lub prosta FP wymtzad, np. taka jak pokazana na Rys.3.6 i Rys.3.7. Zauważmy, że dla każdej trajektorii potencjału fizycznie możliwego i dla każdej wartości przedziału czasu realizacji zadania T zad T zad-os, (Rys.3.7) mamy: - potencjalność: Eposmin t Ept Eposmaxt dla t Tzad - sumaryczną intensywność niezależnych i zależnych uszkodzeń losowych: 1 (t) max dla t T zad gdzie: (t) = (t) - sumaryczna intensywność uszkodzeń. Zatem każda trajektoria potencjału fizycznie możliwego leży: P rz zad 78

79 F Pa F P-os-max-zdm obszar, dla którego kryterium zdatności jest spełnione F P-os-max F P-d-max F P-d-max-zdm F P-wym F P-zad-dys-max F P-zad-rz-max F P-dys F P-rz F P-d-min-zdm F P-os-min-zdm F P-d-min F P-os-min T zad T zad-rz-max T zad-dys-max Rys.3.6. Trajektorie potencjałowe systemu z pełną akumulacją efektu Oznaczenia: F Pa potencjał systemu akumulacyjnego; F wartość oczekiwana P zad dysmax potencjału dysponowanego dla zadań o maksymalnym - ze względu na kryterium zdatności dysponowanym przedziale czasu realizacji; F wartość oczekiwana P zadrzmax potencjału realizowanego dla zadań o maksymalnym, realizowanym przedziale czasu trwania; F P wartość oczekiwana maksymalnego potencjału osiągalnego dla osmaxzdm zadań o maksymalnym, dysponowanym przedziale czasu realizacji; F wartość P osminzdm oczekiwana minimalnego potencjału osiągalnego dla zadań o maksymalnym, dysponowanym przedziale czasu realizacji; F wartość oczekiwana maksymalnego P dmaxzdm potencjału dopuszczalnego dla zadań o maksymalnym, dysponowanym przedziale czasu realizacji; F wartość oczekiwana minimalnego potencjału dopuszczalnego P dminzdm dla zadań o maksymalnym, dysponowanym przedziale czasu realizacji; T zaddysmax wartość maksymalnego - ze względu na kryterium zdatności dysponowanego przedziału czasu realizacji zadań; T wartość maksymalnego - ze względu na kryterium zadrzmax zdatności realizowanego przedziału czasu trwania zadań. 79

80 F Pn obszar, dla którego spełnione jest kryterium zdatności F P-os-max F P-os-max-zdm F P-d-max-zdm F P-d-max F P-wym F P-dys-max F P-zad-dys-max F P-dys F P-zad-rz-max F P-rz F P-d-min F P-d-min-zdm F P-os-min F P-os-min-zdm T zad T zad-dys-opt T zad-dop T zad-os T zad-rz-max T zad-dys-max Rys.3.7. Trajektorie potencjałowe systemu bez akumulacji efektu Oznaczenia: F Pn potencjał systemu nieakumulacyjnego; F wartość oczekiwana P dysmax maksymalnego potencjału dysponowanego; T wartość optymalnego ze zaddysopt względu na potencjał dysponowany - przedziału czasu realizacji zadań; Tzad wartość dop dopuszczalnego ze względu na potencjał dopuszczalny - przedziału czasu realizacji zadań; Tzad wartość osiągalnego ze względu na potencjał osiągalny - przedziału os czasu realizacji zadań; inne oznaczenia jak na Rys poniżej trajektorii osiągalnej, maksymalnej, tj.: FP Tzad FP osmax Tzad - powyżej trajektorii osiągalnej, minimalnej, tj.: FP T F T zad P osmin Oznacza to, że trajektorie potencjału osiągalnego: maksymalna i minimalna wyznaczają obszar możliwych fizycznie trajektorii potencjałowych. Zauważmy jeszcze (Rys.3.7), że każda trajektoria potencjału, dla której przedział czasu realizacji zadania spełnia warunek: T zad T zad-dop, a potencjalność zawiera się w przedziale: Epdmin t Ept Epdmaxt dla t Tzad - leży poniżej trajektorii dopuszczalnej, maksymalnej, tj.: 80 zad

81 T F T FP zad P dmax zad - leży powyżej trajektorii dopuszczalnej, minimalnej, tj.: FP T F T zad P dmin Obszar pomiędzy tymi trajektoriami jest obszarem potencjału dopuszczalnego np. ze względu na wymagania techniczne, bezpiecznościowe, ekonomiczne, administracyjne i w nim muszą mieścić się wszystkie trajektorie potencjałowe (tj. potencjału dysponowanego, realizowanego i wymaganego) realnego systemu w stanie zdatności. Na podkreślenie zasługuje fakt, że diagnozowanie obiektu (pary antropotechnicznej, systemu) i podejmowane na podstawie uzyskanych diagnoz działania terapeutyczne wpływają na wartość potencjału dysponowanego (a tym samym na kształt i położenie jego trajektorii). Na przykład: w wyniku diagnozowania przed rozpoczęciem zadania (predykcyjnego) mogą być eliminowane obiekty niezdatne; w wyniku diagnozowania okresowego i dozorowania mogą być podejmowane czynności terapeutyczne regenerujące potencjalność obiektów zagrożonych utratą stanu zdatności. zad 3.5. Wnioskowanie diagnostyczne w oparciu o trajektorie potencjałowe Wiedza dotycząca kształtu i położenia trajektorii potencjałowych może istotnie wpływać na proces eksploatacji systemu antropotechnicznego. Wpływ ten jest możliwy przede wszystkim dzięki syntezie na podstawie trajektorii prognostycznych wniosków dotyczących m. in.: sposobu sterowania obiektem, dopuszczalnego czasu realizacji zadania, wymaganych właściwości operatora, osiągalnego efektu w określonych warunkach. Synteza trajektorii potencjałowych, dla konkretnego systemu (obiektu), wymaga posiadania informacji, m. in.: - o dominujących wielkościach, opisujących stan techniczny i operacyjny obiektu; - o naturze fizycznej potencjału (lub efektu) obiektu; - o statystycznych parametrach uszkodzeń losowych (np. o intensywności uszkodzeń) obiektu; - o statystycznych parametrach zmian wielkości opisujących stan obiektu w funkcji czasu i warunków użytkowania obiektu; - o zależności potencjalności (lub efektywności) od wielkości opisujących stan obiektu; - o skutkach uszkodzenia obiektu w odniesieniu do potencjału (lub efektu); - o możliwych czynnościach terapeutycznych i ich wpływie na potencjalność (lub efektywność) obiektu. Informacji tych dostarczyć może analiza i badania eksploatacyjne, a w tym badania niezawodnościowe, obiektów tego samego lub analogicznego typu. Zauważyć jednak należy, że synteza trajektorii potencjałowych opiera się także na informacjach, których dostarczyć może jedynie proces diagnostyczny realizowany w konkretnym systemie i w konkretnych warunkach. Do zbioru tego należą m. in. informacje: 81

82 - o prawdopodobieństwie zdatności obiektu (systemu) w chwili prognozowania potencjału; - o wartościach wielkości opisujących obiekt (system) w chwili prognozowania; - o wartości potencjalności (lub efektywności) obiektu (systemu) w chwili prognozowania; - o właściwościach operatora (tj. o jego wiedzy oraz umiejętnościach percepcyjnodecyzyjno-wykonawczych w odniesieniu do obiektu i do wykonywanych na nim czynności diagnostyczno-terapeutycznych). Przeanalizujmy w kontekście przytoczonych spostrzeżeń - sytuację przedstawioną na Rys.3.7, dotyczącą systemu bez akumulacji efektu. Z pokazanego na rysunku układu trajektorii potencjałowych wynikają co najmniej wymienione poniżej spostrzeżenia i wnioski. Istnieje przedział T zad > 0, dla którego: - trajektorie F i P dmax F potencjału dopuszczalnego zawierają się w pomiędzy P dmin trajektoriami F i P osmax F potencjału osiągalnego; P osmin - trajektoria potencjału dysponowanego zawiera się pomiędzy trajektoriami 82 FP dys F i P dmax F potencjału dopuszczalnego; P dmin - trajektoria potencjału dysponowanego FP przebiega powyżej trajektorii potencjału wymaganego F dys. P wym Wniosek 1. System jest zdatny do zrealizowania wymaganych zadań eksploatacyjnych (tj. zadań określonych przez trajektorię potencjału wymaganego). Odcięta punktu przecięcia trajektorii potencjału dysponowanego FP, z trajektorią potencjału wymaganego FP dys, wyznacza wartość maksymalnego, dysponowanego wym - ze względu na kryterium zdatności przedziału czasu realizacji zadań Tzad. dysmax Wniosek 2. Zrealizowanie zadań o czasach trwania zawierających się w przedziale: 0 Tzad T zad dysmax jest możliwe i dopuszczalne ze względu na to, że dysponowany potencjał systemu dla tych zadań, jest nie mniejszy od potencjału wymaganego. Rzędna punktu przecięcia trajektorii potencjału dysponowanego FP, z trajektorią potencjału wymaganego FP dys, wyznacza wartość potencjału dysponowanego dla wym zadań o maksymalnym - ze względu na kryterium zdatności - przedziale czasu realizacji T. zad dysmax Odcięta punktu przecięcia trajektorii oczekiwanego potencjału dysponowanego FP, z trajektorią F dys P d potencjału dopuszczalnego, wyznacza wartość przedziału min czasu realizacji zadań dopuszczalnych T. zad dop

83 Wniosek 3. Zrealizowanie zadań o czasach trwania zawierających się w przedziale: Tzaddysmax Tzad Tzaddop jest możliwe, lecz niewskazane ze względu na to, że dysponowany potencjał systemu nie spełnia wymagań decydenta. Odcięta punktu przecięcia trajektorii potencjału dysponowanego FP, z trajektorią F potencjału osiągalnego, wyznacza wartość przedziału czasu realizacji zadań dys P osmin osiągalnych T. zad os Wniosek 4. Zrealizowanie zadań o czasach trwania zawierających się w przedziale: T T zaddop zad zados jest fizycznie możliwe lecz niedopuszczalne ze względu na destrukcyjny wpływ takich zadań na system, np. na jego strukturę, na jego trwałość, na bezpieczeństwo funkcjonowania. 83 T Odcięta punktu przecięcia trajektorii potencjału realizowanego, z trajektorią potencjału wymaganego FP P rz, wyznacza wartość maksymalnego, realizowanego wym przedziału czasu trwania zadań T. zad rzmax Wniosek 5. Zrealizowanie zadań o czasach trwania zawierających się w przedziale: 0 T zad T zad rzmax jest możliwe i dopuszczalne ze względu na to, że realizowany, oczekiwany potencjał systemu dla tych zadań, jest nie mniejszy od potencjału wymaganego przez decydenta systemu. Współrzędne punktu na trajektorii potencjału dysponowanego FP, dla którego dys potencjał ten osiąga wartość maksymalną, wyznaczają wartość maksymalnego potencjału dysponowanego F oraz odpowiadającą mu wartość optymalnego ze względu na P dysmax ekstremum potencjału dysponowanego - przedziału czasu realizacji zadań. F Tzad dysopt Wniosek 6. Dysponowany potencjał systemu osiąga maksimum w przypadku zadań o czasie trwania T. Realizacja takich zadań jest w stanie przynieść maksimum zad dysopt maksimorum efektu. Zakres pokrywania się przedziału wartości potencjału dopuszczalnego z przedziałem wartości potencjału osiągalnego, świadczy o zakresie zgodności potencjału dopuszczalnego z potencjałem osiągalnym systemu. Miarą tej zgodności może być tzw. potencjałowy wskaźnik osiągalności zadań dopuszczalnych WP osd Tzad x : A1 B1 WP osd T zadx (3.38) C1 D1 gdzie: T T, T ; x nr zadania zadx zadxmin zadxmax

84 A1 min FP Tzad x, FP Tzad x osmax dmax B1 maxfp Tzad x, FP Tzad x osmin dmin C1 FP zad x dmax T ; D1 FP Tzad x dmin T 0; T T zad x min zad x max zad os Zauważmy (Rys.3.8), że: W T, 1, przy czym: P osd zadx - WP osd Tzadx = 1 - gdy przedział wartości potencjału dopuszczalnego zawiera się całkowicie w przedziale wartości potencjału osiągalnego; oznacza to, że wszystkie zadania o czasie trwania T zad-x, zawierające się w przedziale potencjału dopuszczalnego, są zadaniami osiągalnymi; - 0 WP osd Tzadx < 1 - gdy przedział wartości potencjału dopuszczalnego częściowo pokrywa się z przedziałem wartości potencjału osiągalnego; oznacza to, że tylko niektóre zadania o czasie trwania T zad-x, zawierające się w przedziale potencjału dopuszczalnego, są zadaniami osiągalnymi; - WP osd Tzadx < 0 - gdy przedział wartości potencjału dopuszczalnego leży powyżej lub poniżej przedziału wartości potencjału osiągalnego; oznacza to, że żadne zadanie o czasie trwania T zad-x, zawierające się w przedziale potencjału dopuszczalnego, nie jest zadaniem osiągalnym. potencjał dopuszczalny jest częściowo potencjałem osiągalnym W P-os-d 1 0 L = M L potencjał dopuszczalny jest w pełni potencjałem osiągalnym potencjał dopuszczalny nie jest potencjałem osiągalnym Rys.3.8. Ilustracja możliwych przedziałów wartości potencjałowego wskaźnika osiągalności zadań dopuszczalnych Oznaczenia: L licznik wyrażenia (3.38) czyli: L = A 1 B 1 ; M mianownik wyrażenia (3.38) czyli: M = C 1 D 1 Wniosek 7. Im lepsze są właściwości eksploatacyjne systemu, a w szczególności właściwości pary antropotechnicznej, tym wskaźnik osiągalności zadań dopuszczalnych ma wartość bliższą jedności. Działania decydenta systemu polegające np. na doborze pary 84

85 antropotechnicznej lub jej elementów do przewidywanych zadań i na doborze warunków realizacji zadań, powinny maksymalizować wartość wskaźnika W T P osd zad x. Zawieranie się wartości potencjału dysponowanego w przedziale wartości potencjału dopuszczalnego świadczy o zgodności potencjału dopuszczalnego z potencjałem dysponowanym systemu. Miarą tej zgodności może być tzw. potencjałowy wskaźnik dyspozycyjności do zadań dopuszczalnych W T P dysd zad x : A2 D1 WP dys d Tzad x (3.39) C1 D1 gdzie: A2 FP Tzad x dys Zauważmy (Rys.3.9), że: W T,, przy czym: P dysd zad x - WP dysd Tzadx > 1 - gdy potencjał dysponowany jest większy od maksymalnego potencjału dopuszczalnego; może to być źródłem nieuzasadnionych kosztów eksploatacji systemu, a ponadto system jest niezdatny do zrealizowania jakichkolwiek zadań z powodu zbyt dużej wartości potencjału dysponowanego; - 0 WP dysd Tzadx 1 - gdy potencjał dysponowany zawiera się w przedziale potencjału dopuszczalnego; oznacza to, że potencjał dysponowany, dla jakiegokolwiek zadania o czasie trwania T zad-x, jest nie większy od maksymalnego i nie mniejszy od minimalnego potencjału dopuszczalnego czyli, że system może być zdatny do zrealizowania określonych zadań wymaganych; W P-dys-d potencjał dysponowany jest większy od potencjału dopuszczalnego potencjał dysponowany jest potencjałem dopuszczalnym 1 0 L = M L potencjał dysponowany jest mniejszy od potencjału dopuszczalnego Rys.3.9. Ilustracja możliwych przedziałów wartości potencjałowego wskaźnika dyspozycyjności do zadań dopuszczalnych Oznaczenia: L licznik wyrażenia (3.39) czyli: L = A 2 D 1 ; M mianownik wyrażenia (3.39) czyli: M = C 1 D 1 85

86 - WP dysd Tzadx < 0 - gdy potencjał dysponowany jest mniejszy od minimalnego potencjału dopuszczalnego; oznacza to, że system jest niezdatny do zrealizowania jakichkolwiek zadań z powodu zbyt małej wartości potencjału dysponowanego. Wniosek 8. Zgodność właściwości i działań elementów systemu, a w szczególności pary antropotechnicznej i decydenta sprawia, że wskaźnik dyspozycyjności systemu do zadań dopuszczalnych ma wartość zawierającą się w przedziale [0, 1]. Działania decydenta systemu (polegające np. na doborze pary antropotechnicznej do przewidywanych zadań, na doborze warunków realizacji zadań) i operatora obiektu (polegające np. doskonaleniu swoich umiejętności, na doborze sposobu sterowania i obsługiwania obiektu) powinny zmierzać do utrzymywania wartości wskaźnika WP dysd Tzad x w pobliżu górnej granicy przedziału [0, 1]. Zawieranie się wartości potencjału wymaganego w przedziale wartości potencjału dopuszczalnego świadczy o zgodności potencjału dopuszczalnego z potencjałem wymaganym systemu. Miarą tej zgodności może być tzw. potencjałowy wskaźnik wymagalności zadań dopuszczalnych W T P wymd zad x : A3 D1 WP wym d Tzad x (3.40) C1 D1 gdzie: A 3 FP wym Tzad x Zauważmy (Rys.3.10), że: W T,, przy czym: P wym d zad x - WP wymd Tzadx > 1 - gdy potencjał wymagany jest większy od maksymalnego potencjału dopuszczalnego; oznacza to, że system jest niezdatny do zrealizowania jakichkolwiek zadań o tak dużej wartości potencjału wymaganego; - 0 WP wymd Tzadx 1 - gdy potencjał wymagany zawiera się w przedziale potencjału dopuszczalnego; oznacza to, że system może być zdatny do zrealizowania zadań o takim potencjale wymaganym; - WP wymd Tzadx < 0 - gdy potencjał wymagany jest mniejszy od minimalnego potencjału dopuszczalnego; oznacza to, że system jest niezdatny do zrealizowania jakichkolwiek zadań o tak małej wartości potencjału wymaganego. Wniosek 9. Wartość wskaźnika wymagalności zadań dopuszczalnych jest, przede wszystkim, miarą potrzeb decydenta w odniesieniu do pary antropotechnicznej. Im wymagany potencjał zadań jest większy, tym wartość tego wskaźnika jest większa. Jeśli potencjał wymagany zawiera się w przedziale potencjału dopuszczalnego to wartość wskaźnika zawiera się w przedziale [0, 1]. Oznacza to, że wskaźnik WP wymd Tzadx może być traktowany jako miara kompatybilności decydenta i pary antropotechnicznej. Działania decydenta systemu powinny utrzymywać ten wskaźnik na poziomie środkowych wartości przedziału [0, 1]. 86

87 W P-wym-d potencjał wymagany jest większy od potencjału dopuszczalnego potencjał wymagany jest potencjałem dopuszczalnym 1 0 L = M L potencjał wymagany jest mniejszy od potencjału dopuszczalnego Rys Ilustracja możliwych przedziałów wartości potencjałowego wskaźnika wymagalności zadań dopuszczalnych Oznaczenia: L licznik wyrażenia (3.40) czyli: L = A 3 D 1 ; M mianownik wyrażenia (3.40) czyli: M = C 1 D 1 Różnica pomiędzy wartością potencjału dysponowanego dopuszczalnego tj. takiego, że: F P dys Tzad x FP d max Tzad-x, FP-d- min Tzad x a wartością potencjału wymaganego dopuszczalnego tj. takiego, że: F P wym Tzad x FP d max Tzad-x, FP-d- min Tzad x świadczy o kompatybilności potencjału dysponowanego i potencjału wymaganego systemu. Miarą tej zgodności może być tzw. potencjałowy wskaźnik dyspozycyjności do zadań wymaganych WP dyswymtzadx : WP dys wym Tzadx A2 A3 WP dysd WP wymd C1 D1 87 (3.41) Zauważmy (Rys.3.11), że: W T 1, 1, przy czym: P dys wym zad x - WP dyswym Tzadx = 1 gdy nadwyżka potencjału dysponowanego, dla zadań o czasie trwania T zad-x, nad potencjałem wymaganym jest równa przedziałowi potencjału dopuszczalnego; oznacza to, że system dysponuje maksymalną, dopuszczalną nadwyżką potencjału w odniesieniu do potencjału wymaganego i jest zdatny do zrealizowania zadań wymaganych;

88 - WP dyswym Tzadx = 0 gdy potencjał dysponowany, dla zadań o czasie trwania T zad-x, jest równy potencjałowi wymaganemu; oznacza to, że system nie dysponuje nadwyżką potencjału w odniesieniu do potencjału wymaganego ale jest zdatny do zrealizowania zadań wymaganych; - 0 < WP dyswym Tzadx < 1 gdy nadwyżka potencjału dysponowanego, dla zadań o czasie trwania T zad-x, nad potencjałem wymaganym jest mniejsza niż wartość przedziału potencjału dopuszczalnego (lecz nie zerowa); oznacza to, że system dysponuje dostatecznym i dopuszczalnym - w stosunku do wymagań potencjałem i jest zdatny do zrealizowania zadań wymaganych; - -1 WP dyswym Tzadx < 0 gdy potencjał dysponowany, dla zadań o czasie trwania T zad-x, jest mniejszy od potencjału wymaganego; oznacza to, że system jest niezdatny do zrealizowania zadań wymaganych. Wniosek 10. Zgodność eksploatacyjna decydenta systemu (jako generatora zadań) i pary antropotechnicznej (jako wykonawcy zadań), przejawiająca się w działaniach decydenta (polegających np. na doborze zadań do pary antropotechnicznej i na doborze warunków realizacji zadań) oraz w działaniach operatora obiektu (polegających np. na doskonaleniu swoich umiejętności i na polepszaniu właściwości eksploatacyjnych obiektu), powinna skutkować wartością wskaźnika WP dyswymtzadx w górnym zakresie przedziału [0, 1]. W P-dys-wym potencjał dysponowany dopuszczalny jest większy od potencjału wymaganego dopuszczalnego - L = M L = M L potencjał dysponowany dopuszczalny jest mniejszy od potencjału wymaganego dopuszczalnego Rys Ilustracja możliwych przedziałów wartości potencjałowego wskaźnika dyspozycyjności do zadań wymaganych Oznaczenia: L licznik wyrażenia (3.41) czyli: L = A 2 A 3 ; M mianownik wyrażenia (3.41) czyli: M = C 1 D 1 Różnica pomiędzy wartością potencjału realizowanego dopuszczalnego tj. takie- go, że: F T F T, F T Prz zadx Pdmax zad-x P-d-min 88 zadx

89 a wartością potencjału wymaganego dopuszczalnego tj. takiego, że: FP wymtzadx FP dmaxt zad-x, FP-d- mintzadx świadczy o dostosowaniu potencjału realizowanego do potencjału wymaganego. Miarą tego dostosowania może być tzw. potencjałowy wskaźnik realizacji zadań wymaganych W T P rz wym zad x : A4 A3 WP rz wym Tzad x (3.42) C1 D1 gdzie: A 4 FP rz Tzad x Zauważmy (Rys.3.12), że: W T 1, 1, przy czym: P rz wym zad x - WP rzwym Tzadx = 1 gdy nadwyżka potencjału realizowanego, dla zadań o czasie trwania T zad-x, nad potencjałem wymaganym jest równa przedziałowi potencjału dopuszczalnego; oznacza to, że system dysponuje maksymalną, dopuszczalną nadwyżką potencjału w odniesieniu do potencjału wymaganego i jest zdatny do zrealizowania zadań wymaganych; - WP rzwym Tzadx = 0 gdy potencjał realizowany, dla zadań o czasie trwania T zad-x, pokrywa się z potencjałem wymaganym; oznacza to, że system nie dysponuje nadwyżką potencjału w odniesieniu do potencjału wymaganego ale jest zdatny do zrealizowania zadań wymaganych; W P-rz-wym potencjał realizowany dopuszczalny jest większy od potencjału wymaganego dopuszczalnego - L = M L = M L potencjał realizowany dopuszczalny jest mniejszy od potencjału wymaganego dopuszczalnego Rys Ilustracja możliwych przedziałów wartości potencjałowego wskaźnika realizacji zadań wymaganych Oznaczenia: L licznik wyrażenia (3.42) czyli: L = A 4 A 3 ; M mianownik wyrażenia (3.42) czyli: M = C 1 D 1 89

90 - 0 < WP rzwym Tzadx < 1 gdy nadwyżka potencjału realizowanego, dla zadań o czasie trwania T zad-x, nad potencjałem wymaganym jest mniejsza niż wartość przedziału potencjału dopuszczalnego (lecz nie zerowa); oznacza to, że system dysponuje dostatecznym i dopuszczalnym - w stosunku do wymagań potencjałem i jest zdatny do zrealizowania zadań wymaganych; - -1 WP rzwymtzadx < 0 gdy potencjał realizowany, dla zadań o czasie trwania T zadx, jest mniejszy od potencjału wymaganego; oznacza to, że system jest niezdatny do zrealizowania zadań wymaganych. Wniosek 11. Zgodność działań decydenta i pary antropotechnicznej powinna skutkować wartością wskaźnika WP rzwymtzadx w dolnym zakresie przedziału [0, 1]. W pewnych przypadkach pomocny w ocenie właściwości systemu może okazać się wskaźnik dopuszczalności zadań osiągalnych WP dostzadx, który jest jak łatwo zauważyć - analogiem wskaźnika osiągalności zadań dopuszczalnych W T A1 B1 WP d os T zad x C2 D2 gdzie: C F ; D F 2 P T osmax zadx 2 P osmin Tzadx P osd zad x : (3.43) Zauważmy, że podobnie jak wskaźnik osiągalności zadań dopuszczalnych WP osd Tzadx, wskaźnik dopuszczalności zadań osiągalnych może przyjmować wartości: W T, 1, przy czym: P d os zad x - WP dostzadx = 1 gdy przedział wartości potencjału osiągalnego zawiera się całkowicie w przedziale wartości potencjału dopuszczalnego; oznacza to, że wszystkie zadania o czasie trwania T zad-x, zawierające się w przedziale wartości potencjału osiągalnego, są zadaniami dopuszczalnymi; - 0 WP dos Tzadx < 1 gdy przedział wartości potencjału osiągalnego tylko częściowo pokrywa się z przedziałem wartości potencjału dopuszczalnego; oznacza to, że tylko część zadań o czasie trwania T zad-x, zawierających się w przedziale wartości potencjału osiągalnego, jest zadaniami dopuszczalnymi; - WP dos Tzadx < 0 gdy przedział wartości potencjału osiągalnego nie pokrywa się z przedziałem wartości potencjału dopuszczalnego; oznacza to, że żadne zadanie o czasie trwania T zad-x, zawierające się w przedziale wartości potencjału osiągalnego, nie jest zadaniem dopuszczalnym. Wniosek 12. Działania decydenta systemu i operatora obiektu powinny maksymalizować wartość wskaźnika W T P d os zad x. 90

91 3.6. Ilustracje potencjałowego wnioskowania diagnostycznego Na przykładzie przypadku pokazanego na Rys.3.7 łatwo jest zauważyć, że decydent systemu ma możliwość formułowania zadań co najmniej kilku rodzajów. Przeanalizujmy najprostsze z nich. Zadanie Z1. System antropotechniczny ma wytwarzać efekt o wartości F, proporcjonalnej do długości przedziału czasu realizacji zadań. Czas trwania zadań nie może E wym Z1 przekraczać wartości T. zad Z1 max Operator obiektu, po otrzymaniu takiego polecenia, musi przeprowadzić diagnozowanie obiektu i sformułować diagnozę określającą potencjalne możliwości pary antropotechnicznej w odniesieniu do postawionego zadania. Może w tym celu posłużyć się trajektoriami potencjałowymi. Załóżmy, że system nie akumuluje efektu, oraz że pomiędzy efektem i potencjałem zachodzi równość liczbowa. Spostrzeżenia sformułujmy posługując się Rys Trajektoria potencjału wymaganego FP (odpowiadająca trajektorii efektu wym wymaganego) leży poniżej trajektorii wartości oczekiwanej potencjału dysponowanego FP dla wszystkich zadań o czasach trwania T dys zad T zad ; trajektorie: potencjału Z1max wymaganego FP i potencjału dysponowanego wym FP - dla zadań o czasach trwania dys 0 T zad T zad - leżą w obszarze potencjału dopuszczalnego Z1 max FP i potencjału osiągalnego F P ; wartość maksymalnego przedziału czasu realizacji zadań os T jest d zad Z1 max mniejsza od wartości dopuszczalnego przedziału czasu T. Wniosek: Zadanie Z1 może być zrealizowane przez rozpatrywaną parę antropotechniczną. Potencjałowy wskaźnik osiągalności zadań dopuszczalnych (3.38), w kontekście zadania Z1, wynosi: A1 B1 WP os d Tzad Z1 1 (3.44) C1 D1 gdzie: A 1 FP d max T ; zad Z1 B 1 FP d min Tzad Z1 C 1 FP d max Tzad Z1 ; D 1 FP d min Tzad Z1 T zad Z1 0, Tzad Z1 max Wniosek: Potencjał dopuszczalny systemu, dla zadań o czasach trwania T zad-z1, jest w pełni osiągalny. zad dop 91

92 F P-os-max F Pn F P-d-max F P-os-max-Z1-max F P-d-max-Z1-max F P-dys-Z1-max F P-rz-Z1-max F P-wym-Z1-max F P-d-min-Z1-max F P-os-min-Z1-max F P-wym F P-dys F P-rz F P-d-min F P-os-min T zad T zad-z1-max T zad-dop Rys Przykładowy układ trajektorii potencjałowych w kontekście zadania Z1 Potencjałowy wskaźnik dyspozycyjności do zadań dopuszczalnych (3.39) czyli: A2 D1 WP dys d Tzad Z1 (3.45a) C1 D1 gdzie: A 2 FP dys Tzad Z1 wynosi: 0 WP dysd TzadZ1 1 (3.45b) Wniosek: Potencjał dysponowany systemu, dla zadań o czasach trwania T zad-z1, jest potencjałem dopuszczalnym. Potencjałowy wskaźnik wymagalności zadań dopuszczalnych (3.40) czyli: A3 D1 WP wym d TzadZ1 (3.46a) C1 D1 gdzie: A 3 FP wym Tzad Z1 wynosi: 0 WP wymd TzadZ1 1 (3.46b) Wniosek: Potencjał wymagany systemu, dla zadań o czasach trwania T zad-z1, jest potencjałem dopuszczalnym. 92

93 Potencjałowy wskaźnik dyspozycyjności do zadań wymaganych (3.41) czyli: A2 A3 WP dyswymtzadz1 C1 D1 (3.47a) wynosi: 0 WP dyswymtzadz1 1 (3.47b) Wniosek: Potencjał dysponowany systemu, dla zadań o czasach trwania T zad-z1, jest potencjałem dopuszczalnym i wystarczającym w odniesieniu do potencjału wymaganego. System jest zdatny do zrealizowania zadania Z1. Potencjałowy wskaźnik realizacji zadań wymaganych (3.42) czyli: A4 A3 WP rzwymtzadz1 C1 D1 gdzie: A4 FP rz TzadZ1 oraz: WP rzwymtzadz1 WP dyswymtzadz1 wynosi: 0 WP rzwymtzadz1 1 (3.48a) (3.48b) Wniosek: Potencjał realizowany systemu, dla zadań o czasach trwania T zad-z1, jest potencjałem dopuszczalnym i wystarczającym w odniesieniu do potencjału wymaganego. System jest zdatny do zrealizowania zadania Z1. Zadanie Z2. System antropotechniczny ma wytworzyć, w przedziale czasu Tzad, efekt Z2 o wartości FE. wymz2 Operator obiektu, po otrzymaniu takiego polecenia wie, że decydenta interesuje tylko efekt wytworzony w przedziale czasu Tzad. Efekt wytwarzany w innych przedziałach czasu nie ma znaczenia. Z2 Załóżmy analogicznie jak w zadaniu Z1 - że system nie akumuluje efektu, oraz że pomiędzy efektem i potencjałem zachodzi równość liczbowa. Spostrzeżenia sformułujmy posługując się Rys Wartość wymaganego potencjału FP (odpowiadająca wartości wymaganego wym efektu) leży poniżej trajektorii oczekiwanego potencjału dysponowanego FP dys, a powyżej trajektorii oczekiwanego potencjału dopuszczalnego minimalnego F ; przedział czasu realizacji zadania Tzad Z2 P dmin jest krótszy od dopuszczalnego przedziału czasu Tzad. dop Wniosek: Zadanie Z2 może być zrealizowane przez rozpatrywaną parę antropotechniczną. 93

94 Potencjałowy wskaźnik osiągalności zadań dopuszczalnych (3.38), w kontekście zadania Z2, wynosi: WP osd TzadZ2 1 (3.49) Wniosek: Potencjał dopuszczalny systemu, dla zadań o czasie trwania T zad-z2, jest w pełni osiągalny. F P-os-max F Pn F P-d-max F P-os-max-Z2 F P-d-max-Z2 F P-dys-Z2 F P-rz-Z2 F P-wym-Z2 F P-d-min-Z2 F P-os-min-Z2 F P-wym F P-dys F P-rz F P-d-min F P-os-min T zad T zad-z2 T zad-dop Rys Przykładowy układ trajektorii potencjałowych w kontekście zadania Z2 Potencjałowy wskaźnik dyspozycyjności do zadań dopuszczalnych (3.39), w kontekście zadania Z2, wynosi: 0 WP dysd TzadZ2 1 (3.50) Wniosek: Potencjał dysponowany systemu, dla zadań o czasie trwania T zad-z2, jest potencjałem dopuszczalnym. Potencjałowy wskaźnik wymagalności zadań dopuszczalnych (3.40), w kontekście zadania Z2, wynosi: 0 WP wymd TzadZ2 1 (3.51) Wniosek: Potencjał wymagany systemu, dla zadań o czasie trwania T zad-z2, jest potencjałem dopuszczalnym. Potencjałowy wskaźnik dyspozycyjności do zadań wymaganych (3.41), w kontekście zadania Z2, wynosi: 0 WP dyswymtzadz2 1 (3.52) 94

95 Wniosek: Potencjał dysponowany systemu, dla zadań o czasie trwania T zad-z2, jest potencjałem dopuszczalnym i wystarczającym w porównaniu z potencjałem wymaganym. System jest zdatny do zrealizowania zadania Z2. Potencjałowy wskaźnik realizacji zadań wymaganych (3.42), w kontekście zadania Z2, wynosi: 0 WP rzwymtzadz2 1 (3.53) Wniosek: Potencjał realizowany systemu, dla zadań o czasie trwania T zad-z2, jest potencjałem dopuszczalnym i wystarczającym w odniesieniu do potencjału wymaganego. System jest zdatny do zrealizowania zadania Z2. Zadanie Z3. System antropotechniczny ma wytwarzać efekt o wartości FE. Czas wymz3 trwania zadań nie może przekraczać wartości Tzad. wymz3max Operator obiektu, po otrzymaniu takiego polecenia wie, że decydenta interesuje stała wartość efektu w każdym przypadku, w którym Tzad T. zad wymz3max Załóżmy analogicznie jak w zadaniu Z1 - że system nie akumuluje efektu, oraz że pomiędzy efektem i potencjałem zachodzi równość liczbowa. Spostrzeżenia sformułujmy posługując się Rys Trajektoria potencjału wymaganego FP (odpowiadająca trajektorii efektu wym wymaganego) leży poniżej trajektorii wartości oczekiwanej maksymalnego potencjału osiągalnego jedynie dla zadań o czasie trwania nie krótszym niż Tzad oraz leży osmaxz3 poniżej trajektorii wartości oczekiwanej maksymalnego potencjału dopuszczalnego jedynie dla zadań o czasie trwania nie krótszym niż Tzad, a ponadto: trajektoria ta leży dmaxz3 poniżej trajektorii wartości oczekiwanej potencjału dysponowanego F jedynie dla zadań, których czas trwania jest nie krótszy niż T. zad dysz3min Wniosek: System jest zdatny do zrealizowania tylko tych zadań, wymaganych przez decydenta, których przedział czasu realizacji wynosi: Tzad dys Z3 min Tzad Z3 Tzad wymz3 max Potencjałowy wskaźnik osiągalności zadań dopuszczalnych (3.38), dla zadań, których czasy trwania zawierają się w przedziale: 0 T zad Z3 Tzad wymz3 max wynosi: WP osd TzadZ3 1 (3.54) Wniosek: Potencjał dopuszczalny systemu, dla zadań o czasach trwania T zad-z3, jest osiągalny. P dys 95

96 F Pn F P-os-max-Z3-max F P-os-max F P-d-max F P-d-max-Z3-max F P-dys-Z3-max F P-dys F P-rz-Z3-max F P-wym-Z3 F P-d-min-Z3-max F P-os-min-Z3-max F P-wym F P-rz F P-d-min F P-os-min T zad T zad-os-max-z3 T zad-d-max-z3 T zad-rz-z3-min T zad-dys-z3-min T zad-wym-z3-max T zad-dop Rys Przykładowy układ trajektorii potencjałowych w kontekście zadania Z3 Potencjałowy wskaźnik dyspozycyjności do zadań dopuszczalnych (3.39) wynosi: 0 WP dysd TzadZ3 1 (3.55) Wniosek: Potencjał dysponowany systemu, dla zadań o czasach trwania T zad-z3, jest potencjałem dopuszczalnym. Potencjałowy wskaźnik wymagalności zadań dopuszczalnych (3.40) dla zadań, których czasy trwania zawierają się w przedziale: 0 T zad Z3 Tzaddmax Z3 wynosi: WP wymd TzadZ3 1 (3.56) gdzie: T zad-z3 T zad-z3-ndp przedział niedopuszczalny w aspekcie potencjału maksymalnego, dopuszczalnego, a dla zadań, których czasy trwania zawierają się w przedziale: T zaddmaxz3 TzadZ3 TzadwymZ 3 max wynosi: 0 WP wymd TzadZ3 1 (3.57) 96

97 gdzie: T zad-z3 T zad-z3-dp przedział dopuszczalny w aspekcie potencjału maksymalnego, dopuszczalnego. Wniosek: Potencjał wymagany systemu, dla zadań o czasie trwania T zad-z3-ndp, jest potencjałem niedopuszczalnym, a potencjał wymagany systemu, dla zadań o czasie trwania T zad-z3-dp, jest potencjałem dopuszczalnym. Potencjałowy wskaźnik dyspozycyjności do zadań wymaganych (3.41) dla zadań, których czasy trwania zawierają się w przedziale: 0 T zad Z3 TzaddysZ 3 min wynosi: WP dyswymtzadz3 0 (3.58) gdzie: T zad-z3 T zad-z3-nds przedział niedopuszczalny w aspekcie potencjału dysponowanego, a dla zadań, których czasy trwania zawierają się w przedziale: T zaddysz3min TzadZ3 TzadwymZ 3 max wynosi: 0 WP dyswymtzadz3 1 (3.59) gdzie: T zad-z3 T zad-z3-ds przedział dopuszczalny w aspekcie potencjału dysponowanego. Wniosek: Potencjał dysponowany systemu, dla zadań o czasach trwania T zad-z3-nds, jest potencjałem dopuszczalnym ale niewystarczającym w porównaniu z potencjałem wymaganym. System jest niezdatny do zrealizowania takich zadań. Potencjał dysponowany systemu, dla zadań o czasach trwania T zad-z3-ds, jest potencjałem dopuszczalnym i wystarczającym w porównaniu z potencjałem wymaganym. System jest zdatny do zrealizowania takich zadań. Potencjałowy wskaźnik realizacji zadań wymaganych (3.42) dla zadań, których czasy trwania zawierają się w przedziale: 0 T zad Z3 TzadrzZ 3 min wynosi: WP rzwymtzadz3 0 (3.60) gdzie: T zad-z3 T zad-z3-ndr przedział niedopuszczalny w aspekcie potencjału realizowanego, a dla zadań, których czasy trwania zawierają się w przedziale: T zadrzz3min TzadZ3 TzadwymZ 3 max wynosi: 0 WP rzwymtzadz3 1 (3.61) gdzie: T zad-z3 T zad-z3-dr przedział dopuszczalny w aspekcie potencjału realizowanego. 97

98 Wniosek: Potencjał realizowany systemu, dla zadań o czasach trwania T zad-z3-ndr, jest potencjałem dopuszczalnym ale niewystarczającym w porównaniu z potencjałem wymaganym. System jest niezdatny do zrealizowania takich zadań. Potencjał realizowany systemu, dla zadań o czasach trwania T zad-z3-dr, jest potencjałem dopuszczalnym i wystarczającym w porównaniu z potencjałem wymaganym. System jest zdatny do zrealizowania takich zadań. **** Uwaga: Przykłady wnioskowania diagnostycznego w oparciu o charakterystyki potencjałowo-efektowe obiektu o quasirzeczywistych właściwościach zawiera Dodatek Podsumowanie 1. Metoda diagnozowania stanu systemu, opierająca się na analizie trajektorii potencjałowych (prognozowanie) i/lub trajektorii efektowych (genezowanie), jest metodą względną (diagnoza uwzględnia wymagania decydenta-odbiorcy diagnozy) oraz uogólnioną (pozwala na wnioskowanie diagnostyczne odnoszące się do wszystkich elementów systemu, w różnych fazach i sytuacjach eksploatacyjnych). Diagnoza będąca wynikiem zastosowania tej metody może stanowić podstawę wielowątkowego wnioskowania eksploatacyjnego, a w konsekwencji może stanowić punkt wyjścia w różnorakich eksploatacyjnych, procesach decyzyjnych. 2. Rozdział poświęcony jest głównie syntezie potencjałowo-trajektoriowej metody prognozowania stanu systemu antropotechnicznego w fazie użytkowania. Podstawowymi elementami przedstawionych rozważań są: - potencjałowe i potencjalnościowe (czyli aprioryczne) miary i kryteria zdatności użytkowej systemu; - synteza funkcjonałów potencjałów użytkowych dla systemów zawierających obiekty o przyjętych, przykładowych właściwościach niezawodnościowych i użytkowych; - synteza charakterystycznych trajektorii potencjałowych dla dwu przykładowych kategorii systemów antropotechnicznych (z akumulacją i bez akumulacji efektu); - wnioskowanie diagnostyczne oparte na analizie przebiegu trajektorii potencjałowych i relacji pomiędzy nimi. 3. Istotnym elementem, przytoczonych w rozdziale rozważań, jest synteza spójnego zbioru potencjałowych wskaźników ułatwiających ocenę właściwości użytkowych systemu antropotechnicznego w ujęciu ilościowym. 4. Ważnym uzupełnieniem opisu potencjałowej metody prognozowania stanu systemu są przykłady wnioskowania diagnostycznego, odnoszące się do typowych sytuacji eksploatacyjnych. 5. Praktyczne zastosowanie potencjałowej metody prognozowania wymaga posiadania określonej wiedzy o diagnozowanym systemie, a mianowicie: - wykazu dominujących wielkości, opisujących stan techniczny i operacyjny obiektu; - informacji o naturze fizycznej potencjału (lub efektu) pary antropotechnicznej; 98

99 - informacji o statystycznych parametrach uszkodzeń losowych (np. o intensywności uszkodzeń) obiektu; - informacji o statystycznych parametrach zmian wielkości opisujących stan obiektu w funkcji czasu i warunków użytkowania obiektu; - informacji o zależności potencjalności (lub efektywności) od wielkości opisujących stan obiektu; - informacji o możliwych czynnościach terapeutycznych i ich wpływie na potencjalność (lub efektywność) obiektu; - informacji diagnostycznej, dotyczącej chwili prognozowania, a pozwalającej określić: prawdopodobieństwo zdatności obiektu w chwili prognozowania; wartości wielkości opisujących stan obiektu (pary antropotechnicznej) w chwili prognozowania; wartość potencjalności (lub efektywności) obiektu (systemu) w chwili prognozowania; - informacji o właściwościach eksploatacyjnych pary antropotechnicznej, pozwalającej określić: skutki uszkodzenia obiektu w odniesieniu do potencjału (i ewentualnie efektu); właściwości operatora (poziom wiedzy oraz umiejętności percepcyjnodecyzyjno-wykonawcze w odniesieniu do obiektu i do wykonywanych na nim czynności diagnostyczno-terapeutycznych). 6. Znajomość trajektorii potencjałowych (czyli prognozowanych zmian potencjału w funkcji np. przedziału czasu realizacji zadania), umożliwia syntezę szeregu istotnych wniosków dotyczących m. in.: wartości efektu użycia systemu w określonych warunkach; kompatybilności właściwości decydenta i pary antropotechnicznej, a w tym np.: doboru przedziału czasu realizacji zadania; doboru zadania (w aspekcie wymaganego potencjału lub efektu); doboru PAT do określonego zadania; kompatybilności właściwości operatora i obiektu, a w tym np.: doboru sposobu sterowania obiektem; doboru obiektu do określonego zadania; wymaganych właściwości operatora (w aspekcie jego umiejętności, wiedzy, motywacji działania). Zagadnieniom poruszonym w Rozdziale 3 poświęcone są m. in. następujące opracowania własne: [65, 67, 69, 73, 77, 92, 94, 100, 101, 102]. 99

100 Rozdział 4 WNIOSKOWANIE DIAGNOSTYCZNE UŻYTKOWO-OBSŁUGOWE W SYSTEMIE Z OBIEKTEM STEROWANYM INTERIORYCZNIE 4.1. Wstęp W Rozdziale 3 wprowadzone zostały pojęcia potencjałowych kryteriów i miar zdatności użytkowej systemu antropotechnicznego zawierającego obiekt sterowany apriorycznie (pojęcie to oznacza patrz pkt.2.7 że obiekt taki jest diagnozowany i jeśli potrzeba to obsługiwany jedynie przed rozpoczęciem zadania). Obserwacja praktyki eksploatacyjnej wskazuje na to, że analogiczne kryteria i miary zdatności użytkowej można stosować w odniesieniu do systemu antropotechnicznego zawierającego obiekt sterowany interiorycznie (tzn. obiekt patrz pkt.2.7 diagnozowany w trakcie realizacji zadania i jeśli potrzeba to obsługiwany w celu umożliwienia kontynuacji realizowanego zadania). Nie ma jak się wydaje potrzeby udowadniać, że aby system, zawierający obiekt uszkadzający się w przedziale czasowym realizacji zadania użytkowego, mógł wykonać zadanie z satysfakcjonującym użytkownika efektem i w wymaganym czasie, musi istnieć odpowiednio zorganizowany proces dozorująco-terapeutyczny. Podstawowymi składnikami procesu dozorująco-terapeutycznego [27, 44, 59, 63] są podprocesy: dozorowania, tj. takiego diagnozowania, którego celem jest śledzenie trajektorii stanów obiektu oraz sygnalizowanie zagrożenia utratą stanu zdatności użytkowej i faktu przejścia w stan niezdatności użytkowej; terapii, tj. takiego obsługiwania w ramach systemu użytku, którego celem jest zapobieganie utracie stanu zdatności użytkowej obiektu (np. poprzez sterowanie lub regulację) oraz przywracanie stanu zdatności użytkowej obiektu (np. poprzez wymianę, regulację lub jakąkolwiek inną czynność naprawczą). Łatwo zauważyć, że zarówno organizacja procesu dozorowania jak i organizacja procesu terapeutycznego, zależą od właściwości obiektu, właściwości operatora i rodzaju realizowanych zadań użytkowych oraz od właściwości systemu jako całości. Istotne jest jednak to, że na organizację procesu dozorowania mają również wpływ przyjęte kryteria i miary chwilowej i przedziałowej zdatności użytkowej obiektu (lub ogólniej: systemu), a na organizację procesu terapeutycznego mają wpływ głębokość i szczegółowość wnioskowania diagnostycznego osiągalne w procesie dozorowania. Niniejszy rozdział poświęcony jest głównie tym ostatnim zagadnieniom Wybrane pojęcia procesu dozorowania W kontekście klasyfikacji systemów antropotechnicznych podanej w pkt. 2.9 łatwo zauważyć, że istnieją systemy zawierające obiekty, które charakteryzują się takimi trajektoriami efektywnościowymi (Rys.2.23, Rys.2.25), że sterowanie aprioryczne w tych 100

101 przypadkach może nie gwarantować spełnienia wymagań decydenta systemu odnoszących się np. do wartości oczekiwanej efektu użycia systemu. Przyczyną tego jest możliwość pojawienia się w trakcie realizacji zadania niepożądanych wartości efektywności obiektu (np. wartości ujemnych). Oznacza to, że system taki, jeśli nie zostanie dostatecznie szybko wyłączony, może nie tylko zużyć efekt wytworzony wcześniej, ale może także zużywać efekt wytworzony przez inne systemy (tzn. może wytwarzać straty). Korzystnym rozwiązaniem, w takiej sytuacji, jest zastosowanie sterowania interiorycznego (Rys.2.27Rys.2.30). Wymaga to, jak już wcześniej było powiedziane, dozorowania stanu systemu. Dozorowanie jest procesem polegającym na dyskretnej (tj. w określonych odstępach czasowych) lub ciągłej obserwacji zmian stanu obiektu co w praktyce na ogół oznacza proces obserwacji wartości dominujących wielkości opisujących stan obiektu. Dozorowanie [27] realizowane jest przede wszystkim w celu uzyskania informacji o niepożądanej zmianie właściwości obiektu (o niepożądanej zmianie stanu obiektu, o przekroczeniu przez właściwości obiektu wartości dopuszczalnych), z wystarczająco małą zwłoką czasową. Dopuszczalna wartość zwłoki czasowej otrzymania tej informacji (tzw. zwłoki dozorowania) zależy od rodzaju obiektu, charakteru procesu użytkowania, prędkości rozwoju procesu uszkodzeniowego itp. Klasycznymi pod względem organizacyjnym odmianami procesu dozorowania są: dozorowanie równoległe; dozorowanie sekwencyjne. Przyjmijmy, zgodnie z [27], że jeśli różne sprawdzenia 1 tworzące zbiór {d i } są realizowane tak, iż ich wyniki tworzące zbiór {D i } otrzymuje się równocześnie w chwili t j, a dotyczą one stanu w chwili t 0, to takie dozorowanie nazywamy równoległym (Rys.4.1). Zauważmy, że każda diagnoza D i edytowana w chwili t k, jest opóźniona względem chwili t 0, której dotyczy. Minimalny przedział czasu, od chwili zmiany stanu do chwili edycji diagnozy, zawierającej informację o tym zdarzeniu, czyli minimalna zwłoka dozorowania wynosi w tym przypadku t ds. Jeśli sprawdzenia {d i } są realizowane tak, że ich wyniki {D i } otrzymuje się kolejno, w następujących po sobie chwilach czasu t j1, t j2, itd., a dotyczą one stanu w chwilach poprzedzających t 01, t 02, itd., to takie dozorowanie nazywamy sekwencyjnym (Rys.4.2). Łatwo zauważyć, że w dozorowaniu sekwencyjnym czas trwania diagnozowania sondującego, a co za tym idzie także minimalna zwłoka dozorowania, jest większa niż w dozorowaniu równoległym. Należy o tym pamiętać zwłaszcza wtedy, gdy dynamika zmian stanu systemu są duże. 1 Sprawdzenie jest to zbiór czynności, stanowiący element badania diagnostycznego, składający się z przygotowania obiektu do pomiarów diagnostycznych, wytworzenia pobudzeń diagnostycznych, realizacji pomiarów i rejestracji ich wyników. 101

102 Odwzorowywanie zmian stanu obiektu w procesie dozorowania może przebiegać podobnie jak na Rys.4.3. Rysunek ten pokazuje, że informacja o stanie obiektu docierająca do decydenta (obraz-odtworzony) jest różna od stanu rzeczywistego (obraz-oryginał). Różnica wynika z wielu przyczyn, m.in. ze zwłoki dozorowania oraz wiarygodności procesu dozorowania. Ponieważ decydent (operator) steruje procesem eksploatacji obiektu w oparciu o obrazodtworzony zmian stanu obiektu, to należy dążyć do takiej strategii procesu dozorowania, która zapewnia minimalizację zniekształceń i nieokreśloności obrazu-odtworzonego w porównaniu z obrazem-oryginałem. Uwaga ta odnosi się przede wszystkim do wiarygodności diagnoz oraz do częstości powtarzania sprawdzeń (jeśli dozorowanie ma charakter dyskretny). T dz t ds t bd t sd t t 0 t j t k t 0 D d 1 1, d 2,...,d n d 1, d 2,...,d n D 1, D 2,...,D n Rys.4.1. Graficzna interpretacja dozorowania równoległego Oznaczenia: T dz okres dozorowania; t bd czas trwania badania diagnostycznego, a jednocześnie zwłoka edycji wyników sprawdzeń; t sd czas trwania syntezy diagnozy; t ds czas trwania diagnozowania sondującego; t k chwila edycji diagnozy; d i sprawdzenie (i-te); Di wynik i-tego sprawdzenia; D i diagnoza (i-ta). T dz t ds D 1 D 2 t bd t n t sd D i D n D 1 t t 01 t j1 t 02 t j2 t 0n t jn t k t 01 t j1 d 1 d 2 d n d 1 Rys.4.2. Graficzna interpretacja dozorowania sekwencyjnego Oznaczenia: (t jn t 0n ) = t n zwłoka edycji wyniku n-tego sprawdzenia; inne jak na Rys

103 E t dz E 3 obraz-oryginał obraz-odtworzony E 2 E 1 t t 0 t 1 t ' 1 t 2 t ' 2 t 3 t ' 3 t 4 t ' 4 t 5 t ' 5 Rys.4.3. Przykład obrazu-oryginału i obrazu-odtworzonego zmian stanu obiektu Oznaczenia: E i i-ty stan obiektu; t i i-ta chwila zmiany stanu; t i i-ta chwila edycji informacji o zmianie stanu; t dz - opóźnienie w edycji informacji o zmianie stanu (zwłoka dozorowania). Dozorowaniem mogą być objęte różne wielkości opisujące stan obiektu i jego otoczenia, zawierające informację o trajektorii stanów obiektu (np. efektywność obiektu) Rola i miejsce układu dozorująco-terapeutycznego Proces dozorująco terapeutyczny może być realizowany przez operatora obiektu. Rozwiązanie to ma jednak szereg wad jak np. stosunkowo duże opóźnienia w reakcji na zachodzące w systemie zmiany oraz względnie wysoką zawodność procesu dozorującoterapeutycznego. Można zatem przyjąć, że z zasady proces dozorująco-terapeutyczny realizowany jest w układzie technicznym lub antropotechnicznym, stanowiącym uzupełnienie systemu antropotechnicznego. Ze względu na konieczność ograniczenia się przy wyborze sygnałów diagnostycznych - w procesie dozorowania - tylko do tych, które są dostępne bez zakłócania funkcjonowania obiektu, często podstawowymi, wykorzystywanymi sygnałami są te, które występują na wyjściach (użytecznych i odpadowych) obiektu (Rys.4.4). Ponieważ efektywność obiektu jest funkcją nie tylko stanu samego obiektu, lecz także rodzaju sterowania realizowanego przez operatora i wpływu otoczenia na system antropotechniczny, to układ dozorująco-terapeutyczny powinien wykorzystywać informacje o tych oddziaływaniach. Na ogół każdy układ dozorująco-terapeutyczny posiada jakieś wyjście informacyjne i jakieś wyjście wykonawcze. Na wyjściu informacyjnym pojawiają się informacje (komunikaty) o stanie obiektu, na podstawie których operator może racjonalnie sterować obiektem. Istnieją jednakże takie sytuacje, w których poprzestanie na działaniu wyłącznie informacyjnym jest niewystarczające. Na przykład w stanie zagrożenia życia operator może być niezdolny do racjonalnego działania lub zwłoka w jego działaniu może być zbyt duża. W przewidywaniu takiej sytuacji układy dozorująco-terapeutyczne wyposażane są 103

104 w wyjścia wykonawcze. Sygnały pojawiające się na takich wyjściach uruchamiają procesy zapobiegające gwałtownemu spadkowi efektywności obiektu lub zagrożeniu życia operatora bez bezpośredniego udziału tego ostatniego. Wyjście informacyjne Układ dozorująco-terapeutyczny Wyjście wykonawcze Sygnały diagnostyczne Operator We Wy Efekt Sygnał sterujący Obiekt Otoczenie Rys.4.4. Powiązania układu dozorująco-terapeutycznego z elementami systemu antropotechnicznego Istnieją takie systemy antropotechniczne, w których znacznie częściej niepożądany efekt działania jest wynikiem nieodpowiedniego sterowania niż niezdatności samego obiektu technicznego. Przykładem może być system: kierowca pojazd samochodowy droga, a węziej: kierowca układ hamulcowy i układ kierowniczy pojazdu. Podstawowym zadaniem układu dozorującego w takim systemie jest diagnozowanie bieżące nie tylko obiektu technicznego, lecz także operatora. Na ogół wystarcza, dla utrzymania pożądanego efektu działania systemu, gdy po stwierdzeniu niezdatności operatora (objawiającej się nieodpowiednimi decyzjami w zakresie sterowania obiektem) układ dozorująco-terapeutyczny skoryguje popełnione błędy. W szczególnych przypadkach może spowodować przerwanie funkcjonowania obiektu, jeśli jego dalsze funkcjonowanie grozi spowodowaniem poważnych strat, a podjęte przez operatora działania nie mogą być skorygowane. W procesie dozorowania, o którym mowa, muszą być wykorzystywane sygnały diagnostyczne wyjściowe zarówno obiektu, jak i operatora. W systemach, w których mogą pojawić się niezdatności grożące poważnymi stratami, nie wystarcza - na ogół - ograniczenie się do dozorowania jednopoziomowego. Wiadomo bowiem, że układ dozorująco-terapeutyczny ma także skończoną niezawodność. Buduje się zatem często kilkupoziomowe układy dozorująco-terapeutyczne (Rys.4.5). Niezdatność układu pierwszego poziomu powoduje reakcję układu drugiego poziomu, zapobiegającą niepożądanym następstwom powstałej niezdatności. Takie rozwiązanie zastosowano np. w hamulcowym układzie optymalnopoślizgowym [58, 139], w którym zastosowano układ dozorująco-terapeutyczny (2) za- 104

105 bezpieczający przed niepożądanymi następstwami uszkodzeń podstawowego układu dozorująco-terapeutycznego (1). Istotnymi zagadnieniami, które należy rozwiązać tworząc układ dozorującoterapeutyczny i strukturę procesu dozorowania są: - wybór sygnałów diagnostycznych, - określenie pożądanego charakteru informacji diagnostycznej, - określenie niezbędnej szybkości działania układu dozorująco-terapeutycznego, - zapewnienie niezbędnej wiarygodności procesu dozorowania. Wy informacyjne Wy wykonawcze Układ dozorująco-terapeutyczny (2) Układ dozorująco-terapeutyczny (1) Operator We Sygnał sterujący Obiekt techniczny Wy Efekt Otoczenie Rys.4.5. Struktura dwupoziomowego układu dozorująco-terapeutycznego w systemie antropotechnicznym Wybrane modele trajektorii potencjalnościowych i potencjałowych Ze względów praktycznych i ekonomicznych, wskazane jest by zbiór wielkości dozorowanych nie był zbyt liczny. Przyjmijmy zatem zgodnie z przedstawioną (w Rozdziale 3) metodyką diagnozowania, opartą na kryteriach i trajektoriach potencjałowych że w dalszych rozważaniach system antropotechniczny reprezentowany będzie przez dwie wielkości: 105

106 dominującą wielkość opisującą l i (t); potencjalność użytkową systemu E p (t) (rozumianą jako prognozowaną efektywność) lub efektywność użytkową E e (t) (rozumianą jako realizującą się potencjalność). W oparciu o klasyfikację trajektorii potencjałowo-efektowych (pkt.2.8) i potencjalnościowo-efektywnościowych (pkt.2.9) przeprowadźmy analizę kilku wybranych modeli tych trajektorii w aspekcie procesu dozorująco-terapeutycznego. Przypadek 1. System antropotechniczny charakteryzuje się (Rys.4.6): wielkością opisującą l i (t) monotonicznie malejącą w funkcji czasu; trajektorią potencjalności dysponowanej E p (t) skokową, z ograniczeniem, stałą w stanie zdatności (np. dzięki całkowitym odnowom) (por. Rys.2.29); trajektorią potencjału dysponowanego F P (T zad ) ciągło-ciągłą, z pełną akumulacją efektu (por. Rys.2.9). F P, E p l i E p (t) F P (T zad ) F P-kz = F P-un E p-0 l i,0 l i (t) l i,min E p-un = 0 t n = t kr t T zad Rys.4.6. Zależności wielkości opisującej l i (t) i potencjalności dysponowanej od czasu t oraz potencjału dysponowanego od przedziału 2 czasowego T zad dla przypadku 1 W tym przypadku, gdy wielkość opisująca osiąga dopuszczalną wartość minimalną l i,min (np. wskutek zmian zużyciowych lub uszkodzenia losowego) to potencjalność dysponowana E p spada skokowo do wartości zerowej i pozostaje na tym poziomie: E Ep0 t 0 T n lit li, min li t li, min p (4.1) Przyjęcie przez potencjalność wartości zerowej oznacza przejście systemu w stan niezdatności. Efekt wytworzony do chwili uszkodzenia się obiektu zostaje zachowany co oznacza, że: 2 W przytoczonych rozważaniach założono, że wszystkie przedziały czasowe posiadają wspólny początek w punkcie zerowym układu współrzędnych. 106

107 FP (Tzad ) T T zad n Ep(t) dt Ep(t) dt t tkr; t tkr; Tzad Tn 0, t 0, tkr (4.2) Zauważmy, że w tym przypadku, obiekt przechodzi od chwili t kr w stan przestoju. Aby czas przestoju zredukować, stan taki powinien zostać wykryty, zasygnalizowany operatorowi i zmieniony. Zadanie to powinien realizować układ dozorującoterapeutyczny. Przypadek 2. System antropotechniczny charakteryzuje się (Rys.4.7): wielkością opisującą l i (t) monotonicznie malejącą w funkcji czasu; trajektorią potencjalności dysponowanej E p (t) ciągłą, bez ograniczenia, zmieniającą się np. wprost proporcjonalnie do zmian wielkości opisującej (por. Rys.2.23); trajektorią potencjału dysponowanego F P (T zad ) ciągło-ciągłą, z nieograniczoną deakumulacją efektu (por. Rys.2.13). F P, E p l i E p (t) F P (T zad ) F P-kz E p-0 l i,0 l i (t) l i,min 0 t n = t kr t T zad T n Rys.4.7. Zależności wielkości opisującej l i (t) i potencjalności dysponowanej od czasu t oraz potencjału dysponowanego od przedziału czasowego T zad dla przypadku 2 W tym przypadku, gdy wielkość opisująca osiąga dopuszczalną wartość minimalną l i,min to potencjalność dysponowana E p przyjmuje wartość zerową. Jeśli wielkość opisująca przyjmuje wartości mniejsze od wartości minimalnych l i,min to potencjalność E p przyjmuje wartości mniejsze od zera, czyli: 107

108 Ept 0 lit li, min Ep t 0 li t li, min Ep t 0 li t li, min (4.3) Przejście potencjalności przez wartość zerową jest równoznaczne z przejściem systemu w stan niezdatności. Potencjalność mniejsza od zera oznacza stan, w którym obiekt traci efekt wcześniej wytworzony. Oznacza to również, że obiekt może produkować straty: F P(Tzad ) Ep(t) dt T 0, t zad (4.4) T zad Zastosowanie w tym przypadku układu dozorująco-terapeutycznego pozwala wykryć tę sytuację i unieruchomić obiekt. W konsekwencji układ ten może pomóc w uzyskaniu charakterystyki potencjałowej zbliżonej do pokazanej w przypadku 1 i zmniejszyć ewentualne straty spowodowane uszkodzeniem się obiektu. Przypadek 3. System antropotechniczny charakteryzuje się (Rys.4.8): wielkością opisującą l i (t) monotonicznie malejącą w funkcji czasu; trajektorią potencjalności dysponowanej E p (t) ciągłą, z ograniczeniem, zmieniającą się np. wprost proporcjonalnie do zmian wielkości opisującej gdy ta zawiera się w przedziale [l i,0, l i,min ]; dla wartości l i < l i,min potencjalność przyjmuje wartość zerową (por. Rys.2.24); trajektorią potencjału dysponowanego F P (T zad ) ciągło-skokową, z niepełną akumulacją lub z ograniczoną deakumulacją efektu (por. Rys ). F P, E p l i E p (t) F P-kz E p-0 F P (T zad ) l i,0 a l i,min E p-un = 0 l i (t) t n = t kr b t T zad T n c Rys.4.8. Zależności wielkości opisującej l i (t) i potencjalności dysponowanej od czasu t oraz potencjału dysponowanego od przedziału czasowego T zad dla przypadku 3 108

109 W tym przypadku, gdy wielkość opisująca osiąga dopuszczalną wartość minimalną l i,min to potencjalność dysponowana E p przyjmuje wartość zerową i pozostaje na tym poziomie, czyli: Ept 0 lit li,min (4.5) Ep t 0 li t li, min Przyjęcie przez potencjalność wartości zerowej oznacza przejście systemu w stan niezdatności. Efekt wytworzony do chwili uszkodzenia się obiektu, zmniejsza się skokowo do wartości F * co może oznaczać: częściowe zachowanie efektu (wariant a niepełna akumulacja); całkowitą stratę efektu (wariant b bez akumulacji); całkowitą stratę efektu własnego a dodatkowo także stratę pewnej wartości efektu wytworzonego przez systemy obce (wariant c ograniczona deakumulacja). Zatem: Ep(t)dt t tkr F T P(Tzad ) zad (4.6) * F t tkr przy czym: wariant a: F * > 0; wariant b: F * = 0; wariant c: F * < 0 Zauważmy, że w tym przypadku spóźniona reakcja na uszkodzenie się obiektu może wywołać duże straty efektu. Dostatecznie wczesne wykrycie zagrożenia przez układ dozorujący pozwala na wcześniejsze unieruchomienie obiektu i uniknięcie strat. Zastosowanie układu dozorująco-terapeutycznego pozwala uzyskać charakterystykę potencjałową zbliżoną do pokazanej w przypadku 1. Przypadek 4. System antropotechniczny charakteryzuje się (Rys.4.9): wielkością opisującą l i (t) monotonicznie malejącą w funkcji czasu; trajektorią potencjalności dysponowanej E p (t) ciągłą, bez ograniczenia, zmieniającą się np. wprost proporcjonalnie do zmian wielkości opisującej (por. Rys.2.23); trajektorią potencjału dysponowanego F P (T zad ) ciągło-skokową, z nieograniczoną deakumulacją efektu (por. Rys.2.17). W tym przypadku (podobnie jak w przypadku 2), gdy wielkość opisująca osiąga dopuszczalną wartość minimalną l i,min to potencjalność dysponowana E p przyjmuje wartość zerową. Jeśli wielkość opisująca przyjmuje wartości mniejsze od wartości minimalnych l i,min to potencjalność E p przyjmuje wartości mniejsze od zera, czyli: Ept 0 lit li, min Ep t 0 li t li, min (4.7) Ep t 0 li t li, min 109

110 F P, E p l i E p (t) F P-kz E p-0 F P (T zad ) l i,0 l i,min 0 l i (t) t n = t kr a t b T zad T n c Rys.4.9. Zależności wielkości opisującej l i (t) i potencjalności dysponowanej od czasu t oraz potencjału dysponowanego od przedziału czasowego T zad dla przypadku 4 Przejście potencjalności przez wartość zerową oznacza przejście systemu w stan niezdatności. Efekt wytworzony do chwili uszkodzenia się obiektu, zmniejsza się skokowo do wartości F * (jak w przypadku 3) a następnie maleje w sposób nieograniczony do chwili przerwania funkcjonowania obiektu. Zatem: Ep(t) dt t tkr Tzad * FP (T zad ) F t tkr (4.8) * F Ep(t) dt t tkr T T zad n przy czym: wariant a: F * > 0; wariant b: F * = 0; wariant c: F * < 0 Zauważmy, że w tym przypadku spóźniona reakcja na uszkodzenie się obiektu może wywołać stosunkowo największe straty efektu. Dostatecznie wczesne wykrycie zagrożenia przez układ dozorujący pozwala na wcześniejsze unieruchomienie obiektu i uniknięcie tych strat. Zastosowanie układu dozorująco-terapeutycznego pozwala także w tym przypadku uzyskać charakterystykę potencjałową zbliżoną do pokazanej w przypadku

111 Przypadek 5. System antropotechniczny charakteryzuje się (Rys.4.10): wielkością opisującą l i (t) monotonicznie malejącą w funkcji czasu; trajektorią potencjalności dysponowanej E p (t) ciągłą, z ograniczeniem, zmieniającą się np. wprost proporcjonalnie do zmian wielkości opisującej gdy ta zawiera się w przedziale [l i,0, l i,min ]; dla wartości l i < l i,min potencjalność przyjmuje wartość zerową (por. Rys.2.24); trajektorią potencjału dysponowanego F P (T zad ) ciągło-ciągłą, z pełną akumulacją efektu (por. Rys.2.9). F P, E p l i E p (t) F P-kz = F P-un E p-0 F P (T zad ) l i,0 l i,min E p-un = 0 l i (t) t n = t kr t T zad Rys Zależności wielkości opisującej l i (t) i potencjalności dysponowanej od czasu t oraz potencjału dysponowanego od przedziału czasowego T zad dla przypadku 5 W tym przypadku, gdy wielkość opisująca osiąga dopuszczalną wartość minimalną l i,min to potencjalność dysponowana E p przyjmuje wartość zerową i pozostaje na tym poziomie, czyli: Ept 0 lit li,min (4.9) Ep t 0 li t li, min Przyjęcie przez potencjalność wartości zerowej oznacza przejście systemu w stan niezdatności. Efekt wytworzony do chwili uszkodzenia się obiektu zostaje zachowany: Ep(t) dt t tkr; Tzad 0, t T zad (4.10) FP (Tzad ) Ep(t) dt t tkr; Tn 0, tkr T n 111 T n

112 Zauważmy, że obiekt przechodzi od chwili t kr w stan przestoju. Aby czas przestoju zredukować, stan taki powinien zostać wykryty i zasygnalizowany operatorowi. Zadanie to powinien realizować układ dozorująco-terapeutyczny Wpływ układu dozorująco-terapeutycznego na trajektorie potencjalnościowe i potencjałowe Informacja diagnostyczna dostarczana przez układ dozorujący może powodować, że sprzężony z nim układ terapeutyczny nie ogranicza swego działania do przerwania funkcjonowania obiektu, ale także powoduje jego odnowę. Ma to szczególne znaczenie w sytuacji, gdy przedział czasu do uszkodzenia jest mniejszy od wymaganego czasu realizacji zadania (T n < T zad ) ale dopuszczalna jest przerwa w realizacji zadania, w czasie której potencjalność obiektu może zostać odnowiona. Rozpatrzmy kilka charakterystycznych przypadków takiej sytuacji. Przypadek 1. Sytuację eksploatacyjną systemu antropotechnicznego charakteryzują następujące elementy (Rys.4.11): trajektoria potencjalności dysponowanej E p-dys (t) - skokowa, z ograniczeniem, stała w stanie zdatności (por. Rys.4.6); trajektoria potencjału dysponowanego F P-dys (T zad ) - ciągło-ciągła, z pełną akumulacją efektu (por. Rys.4.6); potencjał wymagany F P-wym (T zad-z ), zdeterminowany przez zadanie użytkowe Z, ma określoną wartość: F P-wym-Z1 (T zad-z1 ) lub F P-wym-Z2 (T zad-z2 ); zwłoka dozorowania t dz ma wartość zerową (t dz = 0); przedział czasu terapii (tj. diagnozowania obsługowego 3 i odnowy 4 ) t ter ma wartość większą od zera (t ter > 0). Aprioryczne kryterium przedziałowej zdatności użytkowej systemu (3.9), aplikowane do sytuacji pokazanej na Rys.4.11, ma postać: w przypadku systemu bez układu dozorująco-terapeutycznego (trajektoria B): Tzad Tzaddop(B) FP dys F Pwym zad Pd zad F T P-dys zad F P-wym Tzad zad Tzad FP d Tzad T F T E T zad E z T (4.11) 3 Diagnozowanie obsługowe zbiór czynności służących uzyskaniu informacji o rodzaju i zakresie czynności odnawiających niezbędnych do przywrócenia obiektowi stanu zdatności użytkowej. 4 Odnowa rozumiana tu jest jako odtworzenie potencjalności obiektu w ramach systemu użytku, np. poprzez wymianę niezdatnych elementów, poprzez regulację, poprzez uzupełnienie mediów niezbędnych do funkcjonowania obiektu. 112

113 w przypadku systemu z układem dozorująco-terapeutycznym (trajektoria A): Tzad Tzaddop(A) FP dys F Pwym zad Pd zad F T P-dys zad F P-wym Tzad E T zad E z zad Tzad FP d Tzad T F T (4.12) gdzie: T zad-dop(a) przedział czasu, w którym potencjał dysponowany (trajektoria A) zawiera się w przedziale potencjału dopuszczalnego; T zad-dop(b) przedział czasu, w którym potencjał dysponowany (trajektoria B) zawiera się w przedziale potencjału dopuszczalnego. T F P,E p E p-dys (t) F P-dys (T zad ) F P-d-max A E p-0 F P-dys (T kr2 ) F P-d-min F P-wym-Z2 F P-dys (T kr1 ) Z2 B F P-wym-Z1 0 Z1 t kr1 t kr2 t T zad 0 t ter T zad-dop(b) T zad-z1 T zad-z2 Rys Zależność potencjalności dysponowanej E p-dys od czasu t oraz potencjału wymaganego F P-wym, potencjału dopuszczalnego F P-d i potencjału dysponowanego F P-dys dla przypadku z układem dozorująco-terapeutycznym (trajektoria A) i dla przypadku bez tego układu (trajektoria B) od przedziału czasowego T zad Oznaczenia: Z1, Z2 zadania użytkowe; t ter czas trwania terapii; t kr1, t kr2 chwile, w których potencjalność osiąga wartość krytyczną. Jeśli założyć, że potencjał wymagany F P-wym mieści się w przedziale wartości potencjału dopuszczalnego F P-d, to kryteriom zdatności (4.11) i (4.12) można nadać następujące uproszczone postacie: 113

114 w przypadku systemu bez układu dozorująco-terapeutycznego (trajektoria B): T T F T F T zad zad dop(b) P-dys zad P- wym zad 114 E z zad T zad E T (4.13) w przypadku systemu z układem dozorująco-terapeutycznym (trajektoria A): T T F T F T zad zad dop(a) P -dys zad P - wym zad E z zad T zad E T (4.14) Zauważmy, że zgodnie z przytoczonymi kryteriami: system bez układu dozorująco-terapeutycznego zdatny jest do zrealizowania zadania Z1 ale niezdatny jest do zrealizowania zadania Z2; system z układem dozorująco-terapeutycznym zdatny jest do zrealizowania zarówno zadania Z1 jak i zadania Z2. Wniosek: Zastosowanie układu dozorująco-terapeutycznego pozwala rozciągnąć obszar zdatności systemu na zadania użytkowe o większej objętości tj. np. trwające dłużej lub/i skutkujące większym efektem. Przypadek 2. Sytuację eksploatacyjną systemu antropotechnicznego charakteryzują następujące elementy (Rys.4.12): trajektoria potencjalności dysponowanej E p-dys (t) - ciągła, bez ograniczenia, zmieniająca się wprost proporcjonalnie do zmian wielkości opisującej (por. Rys.4.7); trajektoria potencjału dysponowanego F P-dys (T zad ) - ciągło-ciągła, z nieograniczoną deakumulacją efektu (por. Rys.4.7); potencjał wymagany F P-wym (T zad ) wprost proporcjonalny do przedziału czasu realizacji zadania; zwłoka dozorowania t dz ma wartość większą od zera (t dz > 0); przedział czasu terapii t ter ma wartość zerową (t ter = 0). Zauważmy, że w przypadku braku układu dozorująco-terapeutycznego system jest zdolny zrealizować zadania wymagające potencjału dysponowanego nie większego niż F P-dys (T kr1 ) i trwające nie dłużej niż przedział czasu T n(b) (punkt 1), a przy obniżeniu wymagań, nie dłużej niż T zad-dop(b) (punkt 2). Działanie układu dozorująco-terapeutycznego jak pokazuje rysunek znacznie rozszerza możliwości użytkowe systemu. Znajduje to potwierdzenie w kryteriach (4.11) i (4.12). Przypadek 3. Sytuację eksploatacyjną systemu antropotechnicznego charakteryzują następujące elementy (Rys.4.13): trajektoria potencjalności dysponowanej E p-dys (t) - ciągła, bez ograniczenia, zmieniająca się wprost proporcjonalnie do zmian wielkości opisującej (por. Rys.4.7); trajektoria potencjału dysponowanego F P-dys (T zad ) - ciągło-ciągła, z nieograniczoną deakumulacją efektu (por. Rys.4.7); potencjał wymagany F P-wym (T zad ) - stały, niezależny od przedziału czasu realizacji zadania;

115 zwłoka dozorowania t dz ma wartość większą od zera (t dz > 0); przedział czasu terapii t ter ma wartość większą od zera (t ter > 0). F P, E p E p-dys (t) F P-dys (T zad ) A F P-d-max F P-wym (T zad ) E p-rg F P-dys (T kr1 ) F P-dys (T n(b) ) 0 t kr1 1 2 B t rd1 t t kr2 rd2 t F P-d-min E p-rd T zad 0 tdz T zad-dop(b) T n(b) Rys Zależność potencjalności dysponowanej E p-dys od czasu t oraz potencjału wymaganego F P-wym, potencjału dopuszczalnego F P-d i potencjału dysponowanego F P-dys dla przypadku z układem dozorująco-terapeutycznym (trajektoria A) i dla przypadku bez tego układu (trajektoria B) od przedziału czasowego T zad Oznaczenia: E p-rg wartość górna (odtworzeniowa) potencjalności; E p-rd wartość dolna (interwencyjna) potencjalności; t dz zwłoka dozorowania; t kr1, t kr2 chwile, w których potencjalność osiąga wartość krytyczną; t rd1, t rd2 chwile, w których następuje interwencja układu dozorująco-terapeutycznego. Zauważmy, że w przypadku braku układu dozorująco-terapeutycznego system jest zdolny zrealizować zadania wymagające potencjału dysponowanego nie większego niż F P-dys (T kr1 ) i trwające nie krócej niż T zad-min (punkt 1) oraz nie dłużej niż przedział czasu T n(b) (punkt 2). Dopuszczalny przedział czasu realizacji zadań wynosi w tym przypadku T zad-dop(b) (punkt 3). Działanie układu dozorująco-terapeutycznego, zgodnie z kryteriami (4.11) i (4.12), znacznie rozszerza możliwości użytkowe systemu. W sytuacji pokazanej na Rys.4.13 system jest zdatny do zrealizowania zadań o czasie trwania nie krótszym niż T zad-min (punkt 1) i nie dłuższym niż T zad-dop(a) (punkt 4). Ograniczenie od góry dopuszczalnego przedziału czasu realizacji zadań wynika w przedstawionej sytuacji z przekroczenia przez potencjał wymagany F P-wym wartości dopuszczalnej minimalnej, czyli dlatego, że: F P-wym < F P-d-min. 115

116 F P, E p E p-dys (t) F P-dys (T zad ) F P-d-max E p-rg F P-dys (T kr1 ) A F P-wym (T zad ) F P-wym t kr1 B 3 t pr1 t kr2 t pr2 t rd1 4 F P-d-min t E p-rd T zad 0 T zad-min t dz t ter T zad-dop(a) T n(b) T zad-dop(b) Rys Zależność potencjalności dysponowanej E p-dys od czasu t oraz potencjału wymaganego F P-wym, potencjału dopuszczalnego F P-d i potencjału dysponowanego F P-dys dla przypadku z układem dozorująco-terapeutycznym (trajektoria A) i dla przypadku bez tego układu (trajektoria B) od przedziału czasowego T zad Oznaczenia: E p-rg wartość górna (odtworzeniowa) potencjalności; E p-rd wartość dolna (interwencyjna) potencjalności; t dz zwłoka dozorowania; t ter czas trwania terapii; t kr1, t kr2 chwile, w których potencjalność osiąga wartość krytyczną; t pr1, t pr2 chwile, w których następuje przerwanie funkcjonowania obiektu; t rd1, t rd2 chwile, w których następuje odtworzeniowa interwencja układu dozorująco-terapeutycznego Synteza funkcjonału potencjału użytkowego systemu z układem dozorującoterapeutycznym W rozdziale 3 zdefiniowana została ogólna postać funkcjonału potencjału użytkowego (3.21) oraz sformułowane zostały wyrażenia (3.26) i (3.27) przedstawiające wartości oczekiwane potencjału użytkowego dla systemu z obiektem sterowanym apriorycznie. Postępowanie analogiczne, w przypadku systemu z obiektem sterowanym interiorycznie, doprowadza do wyników i wniosków sformułowanych w dalszej części niniejszego rozdziału. Przyjmijmy, dla porządku, że rozważania te dotyczą przede wszystkim systemu o niżej sformułowanych właściwościach. a). Potencjał obiektu (a w konsekwencji potencjał pary antropotechnicznej i całego systemu) zależy od: - właściwości użytkowych obiektu; 116

117 - warunków użytkowania; - strategii sterowania obiektem; - organizacji procesów dozorowania i terapii. b). Obiekt może funkcjonować nawet wtedy, gdy jego potencjalność spada poniżej potencjalności krytycznej (oznacza to, że obiekt może działać w stanie niezdatności funkcjonalnej). c). Spadek potencjalności poniżej poziomu zerowego powoduje ujemny przyrost potencjału (oznacza to zmniejszanie się możliwości użytkowych systemu). d). W obiekcie możliwe są uszkodzenia losowe zależne i niezależne oraz uszkodzenia starzeniowe odwracalne i nieodwracalne. e). W czasie realizacji zadania obiekt może być wielokrotnie odnawiany. f). Ze względu na występowanie uszkodzeń nieodwracalnych nie każda odnowa obiektu przywraca mu potencjalność początkową. g). Obiekt jest dozorowany; oznacza to, że każde przekroczenie wartości dozorowanej (np. krytycznej wartości efektywności) jest zauważane. h). Znany jest rozkład przedziału czasu między chwilą przekroczenia wartości dozorowanej a chwilą reakcji układu dozorująco-terapeutycznego (czyli rozkład czasu tzw. zwłoki dozorowania). i). Znany jest rozkład przedziału czasu terapii (czyli czasu diagnozowania terapeutycznego i czasu odnowy) jako funkcji różnicy wartości potencjalności początkowej i dopuszczalnej (np. dolnej wartości regulacji potencjalności). j). Po wykonaniu operacji terapeutycznych potencjalność obiektu może przyjąć wartość początkową lub mniejszą wynikającą z procesu starzeniowego. Przypomnijmy, że proces użytkowania obiektu (proces realizacji przez parę antropotechniczną zadania użytkowego) jest procesem losowym. Charakteryzują go m. in.: wartość oczekiwana potencjalności oraz wartość oczekiwana potencjału użytkowego dysponowanego przez PAT w czasie realizacji zadania. Potencjalność obiektu jak już wyjaśniano (2.2) jest funkcją wielkości opisujących. Przyjmując, dla uproszczenia jedną dominującą wielkość opisującą l, możemy zapisać: Epl fpl0, k, t (4.15) gdzie: t bieżąca chwila taka, że t [t 0n, t 0n+1 ]; t 0n chwila rozpoczęcia kontynuacji zadania po zakończeniu (n-1) cyklu użytkowo-terapeutycznego; t 0n+1 chwila rozpoczęcia kontynuacji zadania po zakończeniu n-tego cyklu użytkowo-terapeutycznego; l 0 wartość początkowa wielkości l; wartość l w chwili t 0 ; (wartość ta może być zmieniana w wyniku działań terapeutycznych); 117

118 k współczynnik (parametr) funkcji wielkości opisującej (określa intensywność zmiany wartości wielkości opisującej wywołanej m. in. procesem uszkodzeniowym: starzeniowym i losowym). Chwilowe wartości potencjalności E p (t) oraz chwile wykonania niezbędnych działań terapeutycznych determinowane są przez realizacje wielkości k oraz l 0. Przyjmijmy, że wielkość k jest zmienną losową o znanym rozkładzie f k zaś wielkość l 0 jest zdeterminowana i również znana (wielkość ta podlega regulacji w procesie diagnostycznoterapeutycznym). W tym przypadku, dla każdej chwili t, można wyznaczyć wartość oczekiwaną potencjalności. Ogólną postać funkcji ukazującej zależność potencjalności od wielkości charakteryzujących organizację procesu dozorująco-terapeutycznego przedstawia wyrażenie (4.16). E p t kk g fk E p t, k, l0 Epst Epdz dk k kg kkd fk dk kk d t 0 t t0 t do t dz kkg fk 0 E p ter dk k kg kkd fk dk kkd t 0 t do t dz t t0 t do t dz t ter kkg f k E kk p t tdo tdz tter dk g kkd f k dk kkd t t0 t do t dz t ter (4.16) W wyrażeniu tym zastosowane zostały następujące oznaczenia: 118

119 k k kg f f k k d k dk rozkład f k, ucięty obustronnie przy k = k d oraz k = k g ; k d, k g najmniejsza i największa, możliwa wartość współczynnika k; t do przedział czasu, w ciągu którego potencjalność zmienia się od wartości początkowej E p-rg do tzw. wartości dozorowanej E p-do (odpowiadającej dozorowanej wartości efektywności E e-do ); t dz czas upływający od chwili przejścia potencjalności przez wartość dozorowaną do chwili reakcji układu dozorująco-terapeutycznego; zwłoka dozorowania; t ter czas trwania terapii; E p-st ubytek potencjalności spowodowany nieodwracalnym starzeniem i zużyciem obiektu; E p-dz ekwiwalent jednostkowych nakładów na dozorowanie; strata potencjalności systemu równoważna nakładom na dozorowanie; E p-ter - ekwiwalent jednostkowych nakładów na terapię; strata potencjalności systemu równoważna nakładom na terapię. Zauważmy, przy okazji, że: E p-ter = E p-dt + E p-odt, gdzie: E p-dt - ekwiwalent jednostkowych nakładów na diagnozowanie obsługowe; strata potencjalności systemu równoważna nakładom na diagnozowanie obsługowe; E p-odt - ekwiwalent jednostkowych nakładów na odnowę obiektu; strata potencjalności systemu równoważna nakładom na odtworzenie potencjalności obiektu. Oczekiwana wartość potencjalności wyznaczona w oparciu o wyrażenie (4.16) odnosi się tylko do przedziału czasu realizacji zadania w jednym cyklu użytkowoterapeutycznym, czyli do czasu: t 0n t t 0n+1. Istotę wielkości charakteryzujących cykl użytkowo-terapeutyczny i proces dozorująco-terapeutyczny oraz podstawowe relacje pomiędzy nimi dla przypadku dozorowania równoległego objaśniają Rys.4.14 i Rys Oznaczenia występujące na tych rysunkach mają następującą treść: T zf przedział czasu zdatności funkcjonalnej obiektu; T nf przedział czasu niezdatności funkcjonalnej obiektu; T dz okres procesu dozorowania; przedział czasu pomiędzy kolejnymi diagnozowaniami sondującymi; T ter okres procesu użytkowo-terapeutycznego; przedział czasu pomiędzy kolejnymi odnowami potencjalności obiektu; E p potencjalność; E p-rg wartość górna regulacji potencjalności; E p-rd wartość dolna regulacji potencjalności; E p-do wartość dozorowana potencjalności (na rysunku wartość ta jest tożsama z wartością krytyczną E p-kr ); E p-pr wartość przerwania potencjalności; wartość potencjalności przy której obiekt zostaje wyłączony (na rysunku wartość ta jest tożsama z dolną wartością regulacji potencjalności E p-rd ); E p (t 01 ), E p (t 02 ) początkowe wartości potencjalności, odpowiednio: na początku pierwszego cyklu użytkowoterapeutycznego, tj. w chwili t 01, i na początku drugiego cyklu użytkowo-terapeutycznego, tj. w chwili t 02 (na rysunku wartości te są tożsame z górnymi wartościami regulacji potencjalności E p-rg ); t 0 chwila przejścia obiektu do stanu zdatności funkcjonalnej; t n chwila 119

120 przejścia obiektu do stanu niezdatności funkcjonalnej; t do chwila, w której potencjalność osiąga wartość dozorowaną; t kr chwila, w której potencjalność osiąga wartość krytyczną (na rysunku t kr = t do ); t pr chwila, w której następuje przerwanie funkcjonowania obiektu; t rd chwila, w której następuje odtworzenie potencjalności obiektu (jest to równoznaczne z przywróceniem funkcjonowania obiektu); t do przedział czasu, w ciągu którego potencjalność zmienia się od wartości początkowej E p-rg do wartości dozorowanej E p-do ; t dz czas upływający od chwili przejścia potencjalności przez wartość dozorowaną do chwili reakcji układu dozorująco-terapeutycznego; zwłoka dozorowania; t dt czas trwania diagnozowania obsługowego; t odt czas trwania odnowy obiektu; t ter czasu trwania terapii (t ter = t dt + t odt ); t bd czas trwania badania diagnostycznego; t sd czas syntezy diagnozy; t ds czas trwania diagnozowania sondującego (t ds = t bd + t sd ); D: E z diagnoza wskazująca na stan zdatności; D: E n diagnoza wskazująca na stan niezdatności. F P, E p E p-dys (t) F P-dys (T zad ) E p (t 01 ) E p (t 02 ) E p-rg 0 E p-do = E p-kr t01 t do t 02 t kr t rd t T zad E p-rd = E p-pr t dz t pr t ter t do T zf T nf T ter Rys Ilustracja wielkości charakteryzujących pojedynczy cykl użytkowoterapeutyczny i zawierający się w nim proces dozorująco-terapeutyczny Przykład zmian potencjalności w funkcji czasu jednego cyklu użytkowoterapeutycznego, przykładowego obiektu dozorowanego, pokazuje Rys Dla ilustracji pokazano tu przebiegi potencjalności w procesie zużyciowo-starzeniowym (indeks 1) oraz w procesie losowo-uszkodzeniowym (indeks 2) różniące się istotnie intensywnością spadku potencjalności 5. 5 Uszkodzenia losowe (nagłe) charakteryzują się dużym ale skończonym gradientem zmian właściwości obiektu stąd względne podobieństwo modeli zmian potencjalności w przypadku uszkodzeń losowych i uszkodzeń zużyciowo-starzeniowych. 120

121 E E z E n t t 01 t n1 t 02 t n2 E p E p-rg t kr t kr t E p-rd t rd t do t pr t rd t do t pr t do t do t bd t sd t dt t odt t dt t odt t t ds t ds t ds t dz t ter t ds t ds t ds t ds tter t dz T dz T dz T dz T dz T dz T ter D:E z D:E z D:E n D:E z D:E z D:E z D:E n Rys Ilustracja wielkości charakteryzujących ciąg cykli użytkowo-terapeutycznych i zawierający się w nim proces dozorująco-terapeutyczny Wartość przekroczenia potencjalności dozorowanej (lub krytycznej, gdyż może to być ta sama wartość jak np. przyjęto na Rys.4.14) zależy m. in. od zwłoki dozorowania t dz i jest tym mniejsza im mniejsza jest wartość tej zwłoki. Czas ten zależy istotnie od zastosowanej metody dozorowania obiektu. Przykład przebiegu oczekiwanej wartości potencjalności obiektu dozorowanego pokazuje Rys Dla ilustracji przyjęto tu znaczną intensywność procesu zużyciowostarzeniowego. Wynikająca stąd konieczność częstych odnów uwidacznia się dużą oscylacją potencjalności. Amplituda tych oscylacji maleje wraz z rosnącym horyzontem czasowym - co jest naturalne w opisanym przez wyrażenie (4.16) procesie użytkowoterapeutycznym. Potencjał użytkowy pary antropotechnicznej jak już wcześniej stwierdzono (3.21) jest funkcjonałem, którego argumentami są: funkcja potencjalności i przedział czasu realizacji zadania. Wartość tego funkcjonału wyznaczyć można poprzez całkowanie funkcji potencjalności, tak jak pokazują to zależności ( ). W związku z tym, że co najmniej niektóre z argumentów funkcji potencjalności są wielkościami losowymi, uzasadnione jest posługiwanie się w procesie informacyjno-decyzyjnym, wartością oczekiwaną lub prawdopodobieństwem potencjału użytkowego. 121

122 E p-max E p-0 E p (t) kg1 kd1 kg2 kd2 f k1 f k2 kd1 kg1 k1 kd2 kg2 k2 t Rys Model zmian potencjalności obiektu w funkcji czasu dla przypadku uszkodzeń zużyciowo-starzeniowych (kd1, kg1, f k1 ) oraz dla przypadku uszkodzeń losowych (kd2, kg2, f k2 ) Oznaczenia: E p-0 wartość początkowa potencjalności; E p-max wartość maksymalna potencjalności; kd1, kd2 dolne (najmniejsze) wartości współczynnika k funkcji wielkości opisującej l; kg1, kg2 górne (największe) wartości współczynnika k funkcji wielkości opisującej l. E p-max0 E p (t) 0 t Rys Przebieg wartości oczekiwanej potencjalności systemu zawierającego obiekt sterowany interiorycznie Oznaczenia: E p-max0 potencjalność maksymalna na początku procesu zużyciowostarzeniowego; T ter okres procesu użytkowo-terapeutycznego T ter 122

123 Spośród wielu możliwych argumentów funkcji potencjalności a pośrednio także potencjału skupimy uwagę przede wszystkim na tych, które charakteryzują proces dozorująco-terapeutyczny realizowany w systemie antropotechnicznym. F P-max F P (T zad ) E p-do = E p-kr = 0 0 T zad T ter T zad-opt T zad-kr Rys Przykładowa trajektoria wartości oczekiwanej potencjału użytkowego systemu antropotechnicznego z układem dozorująco-terapeutycznym Oznaczenia: FP wartość maksymalna potencjału użytkowego systemu; T max ter okres procesu użytkowo-terapeutycznego; T zad-opt optymalny ze względu na wartość dysponowanego potencjału przedział czasu realizacji zadania; T zad-kr krytyczny ze względu na wartość dysponowanego potencjału przedział czasu realizacji zadania; E p-do parametr trajektorii; wartość dozorowana potencjalności. Ogólny zapis wartości oczekiwanej potencjału użytkowego obiektu (lub ogólniej: pary antropotechnicznej) może w tym przypadku analogicznie do (3.21) przyjąć postać: FP fp Tzad, Ep t ; E, T, T, ΔF, ΔF, Δt, Δt, Δt, Lt, f pdo dz ter Pdz Pter ds dz ter 0 k (4.17) gdzie: T dz - okres procesu dozorowania (przedział czasu pomiędzy kolejnymi diagnozowaniami sondującymi w procesie dozorowania); T ter - okres procesu użytkowo-terapeutycznego (przedział czasu pomiędzy kolejnymi odnowami obiektu); t ds - czas trwania diagnozowania sondującego; t dz - zwłoka dozorowania; t ter - czas trwania terapii; F P-dz - strata potencjału równoważna nakładom jednostkowym na dozorowanie; F P-ter - strata potencjału równoważna nakładom jednostkowym na terapię; 123

124 E p t - wartość oczekiwana potencjalności; T zad przedział czasu realizacji zadnia; E p-do wartość dozorowana potencjalności; L(t 0 ) zbiór wartości l i,0 wielkości opisujących l i ; f k funkcja rozkładu (3.12) współczynników k i,i wielomianów (3.11) wielkości opisujących l i. Trajektoria tak wyznaczonej wartości oczekiwanej potencjału (Rys.4.18) może stanowić podstawę do poszukiwań metody optymalnej organizacji procesu dozorującoterapeutycznego. Obrazem tej organizacji jest zależność potencjału pary antropotechnicznej m. in. od: okresu procesu dozorowania, okresu procesu użytkowo-terapeutycznego, czasu trwania diagnozowania sondującego, zwłoki dozorowania, czasu trwania terapii, nakładów na dozorowanie, nakładów na terapię, wartości wielkości opisujących w chwili t 0, intensywności procesu uszkodzeniowego i wartości dozorowanej potencjalności (lub efektywności) Ilustracje wnioskowania użytkowo-obsługowego Rozpatrzmy dla ilustracji możliwości interpretacyjnych kilka wariantów trajektorii potencjałowych systemu, wyznaczonych w oparciu o wyrażenia (4.16) i (4.17), charakteryzujących różne zakresy i właściwości działania układu dozorującoterapeutycznego. Przyjmijmy dla porządku, że system zawiera obiekt analogiczny do opisanego w przykładzie 1.1 w Dodatku 1. A. System z obiektem dozorowanym dyskretnie i odnawianym według stanu, tj.: T dz = const; T ter = var Diagnozowanie sondujące realizowane jest cyklicznie, w stałych odstępach czasu, a odnowa potencjalności obiektu następuje tylko wówczas gdy diagnozowanie sondujące wykazuje, że wielkość dozorowana (np. potencjalność lub efektywność) osiąga wartość mniejszą od wartości dozorowanej. 1. Trajektoria potencjałowa F f T ; E P P zad pdo Przykładowe trajektorie tego rodzaju przedstawia Rys Jawną zmienną niezależną funkcji (4.17) jest w tym przypadku prognozowany przedział czasu T zad realizacji zadania, a parametrem różniącym poszczególne trajektorie wartości oczekiwanej potencjału jest wartość dozorowana potencjalności E p-do. Można zauważyć, że zwiększanie wartości dozorowanej E p-do (oznaczające powiększanie czasu wyprzedzenia reakcji układu dozorującego w stosunku do chwili osiągnięcia wartości krytycznej potencjalności E p-kr, tj. w stosunku do chwili przejścia obiektu w stan niezdatności) powoduje: przy względnie małych wartościach zmian: wzrost maksymalnego potencjału dysponowanego przy w zasadzie niezmiennym, optymalnym przedziale czasu realizacji zadania; spowodowane to jest wzrostem średniej potencjalności obiektu w wyniku zmniejszania się okresu użytkowo-terapeutycznego; 124

125 przy dużych wartościach zmian: spadek maksymalnego potencjału dysponowanego i zmniejszanie się optymalnego przedziału czasu realizacji zadania; jest to skutek nadmiernej częstości operacji terapeutycznych, związanych z nimi przerw w realizacji zadania (przestojów obiektu) oraz nadmiernych kosztów procesu terapeutycznego powodujących ekwiwalentne straty potencjalności systemu. F P (T zad ) E p-do5 E p-do4 E p-do6 E p-do3 E p-do2 E p-do7 E p-do1 = E p-kr = 0 0 T zad Rys Trajektorie wartości oczekiwanej potencjału obiektu w funkcji przedziału czasu realizacji zadania T zad, dla różnych wartości dozorowanych potencjalności E p-do, przy czym: E p-do1 < E p-do2 < E p-do3 < E p-do4 < E p-do5 < E p-do6 < E p-do7 Analiza trajektorii tego rodzaju pozwala na optymalizację wartości dozorowanej obiektu w kontekście prognozowanego przedziału czasu realizacji zadania, wartości maksymalnej potencjału i określonego przedziału czasu trwania terapii. 2. Trajektoria potencjałowa F f l ; T P P 0 zad Przykładowe trajektorie tego rodzaju przedstawia Rys Jawną zmienną niezależną funkcji (4.17) jest w tym przypadku wartość początkowa l 0 dominującej wielkości opisującej, a parametrem różniącym poszczególne trajektorie wartości oczekiwanej potencjału jest wartość prognozowanego przedziału czasu realizacji zadania T zad. Jak wynika z rysunku, w przypadku rozpatrywanego modelu obiektu (scharakteryzowanego w przykładzie 1.1 w Dodatku 1), zwiększanie wartości początkowej l 0 wielkości opisującej powoduje: przy względnie małych wartościach zmian: wzrost maksymalnego potencjału dysponowanego; wywołane to jest zwiększaniem się średniej potencjalności obiektu (zgodnie z zależnością (3.1.5)); przy dużych wartościach zmian: spadek maksymalnego potencjału dysponowanego; wywołane to jest zmniejszaniem się średniej potencjalności obiektu 125

126 (zgodnie z zależnością (3.1.5)) oraz wzrostem częstości operacji terapeutycznych i związanych z nimi przerw w realizacji zadania. Analiza trajektorii tego rodzaju pozwala na wyznaczenie pożądanego przedziału wartości początkowej wielkości opisującej (w otoczeniu wartości optymalnej l 0-opt ), w kontekście prognozowanego przedziału czasu realizacji zadania, wartości maksymalnej potencjału i prognozowanego przedziału czasu trwania terapii. F P (l 0 ) T zad3 T zad2 T zad1 l 0 Rys Trajektorie wartości oczekiwanej potencjału obiektu w funkcji wartości początkowej l 0 wielkości opisującej, dla różnych wartości przedziału czasu realizacji zadania T zad, przy czym: T zad1 < T zad2 < T zad3 l 0-opt 3. Trajektoria potencjałowa F f T ; T P P dz zad Przykładowe trajektorie tego rodzaju przedstawia Rys Jawną zmienną niezależną funkcji (4.17) jest w tym przypadku wartość okresu dozorowania T dz, a parametrem różniącym poszczególne trajektorie wartości oczekiwanej potencjału jest wartość prognozowanego przedziału czasu realizacji zadania T zad. Pokazane na rysunku trajektorie pozwalają na syntezę kilku ważnych z punktu widzenia organizacji procesu dozorująco-terapeutycznego wniosków, a mianowicie: w systemie zawierającym układ dozorująco-terapeutyczny może wystąpić zjawisko rezonansu eksploatacyjnego polegające na występowaniu lokalnych maksimów wartości oczekiwanej potencjału systemu; zjawisko rezonansu występuje tym wyraźniej im okres dozorowania T dz jest bliższy wartości oczekiwanej czasu do uszkodzenia (okresu uszkodzeniowego T n-ocz ); 126

127 oprócz podstawowego maksimum wartości oczekiwanej potencjału (odpowiadającego przybliżonej równości T dz = T n-ocz ) na trajektoriach występują maksima subharmoniczne ; z dokładniejszej analizy tego zjawiska wynika, że ze względu na wartość oczekiwaną potencjału korzystnie jest przyjmować okres dozorowania nieco większy niż okres uszkodzeniowy, czyli: T dz T n-ocz ; zmniejszanie okresu dozorowania powoduje zmniejszanie wartości oczekiwanej potencjału; zjawisko to jest tym wyraźniejsze im wyższy jest koszt dozorowania, którego ekwiwalentem jest strata potencjału F P-dz. Analiza trajektorii tego rodzaju pozwala na wyznaczenie optymalnego okresu dozorowania z uwzględnieniem właściwości niezawodnościowych systemu oraz w kontekście prognozowanego przedziału czasu realizacji zadania, wartości maksymalnej potencjału i określonego przedziału czasu trwania terapii. F P (T dz ) T zad3 T zad1 Tzad2 T dz T dz = T n-ocz /2 T dz = T n-ocz Rys Trajektorie wartości oczekiwanej potencjału obiektu w funkcji wartości okresu dozorowania T dz, dla różnych wartości przedziału czasu realizacji zadania T zad, przy czym: T zad1 < T zad2 < T zad3 Oznaczenia: T n-ocz wartość oczekiwana czasu do uszkodzenia; okres uszkodzeniowy B. System z obiektem niedozorowanym, odnawianym według resursu, tj.: T dz = ; T ter = const Dozorowanie nie jest realizowane, natomiast cyklicznie, w stałych odstępach czasu, realizowane są czynności terapeutyczne, w ramach których następuje odnowa potencjalności obiektu. 127

128 4. Trajektoria potencjałowa F f T ; T P P zad ter Przykładowe trajektorie tego rodzaju przedstawia Rys Jawną zmienną niezależną funkcji (4.17) jest w tym przypadku prognozowany przedział czasu T zad realizacji zadania, a parametrem różniącym poszczególne trajektorie wartości oczekiwanej potencjału jest wartość okresu terapii T ter. Można zauważyć, że wydłużanie przedziału czasu realizacji zadania T zad powoduje: przy względnie krótkich przedziałach czasu trwania zadania: wzrost maksymalnego potencjału dysponowanego (przy czym wzrost ten jest tym wyraźniejszy im okres użytkowo-terapeutyczny T ter bliższy jest okresowi uszkodzeniowemu T n-ocz co ma pozytywny wpływ na średnią potencjalność obiektu) oraz wydłużanie optymalnego przedziału czasu realizacji zadania; przy względnie długich przedziałach czasu trwania zadania: spadek maksymalnego potencjału dysponowanego i zmniejszanie optymalnego przedziału czasu realizacji zadania; jest to skutek nieodwracalnych zmian starzeniowych i wywołanego nimi spadku średniej potencjalności obiektu. Analiza trajektorii tego rodzaju pozwala na optymalizację przedziału czasu realizacji zadania w kontekście określonego okresu użytkowo-terapeutycznego i wartości maksymalnej potencjału systemu. F P (T zad ) T ter2 T ter3 T ter1 T ter4 0 T zad 0 Rys Trajektorie wartości oczekiwanej potencjału obiektu w funkcji przedziału czasu realizacji zadania T zad, dla różnych wartości okresu procesu użytkowo-terapeutycznego T ter, przy czym: T ter1 < T ter2 < T ter3 < T ter4 5. Trajektoria potencjałowa F f T ; T P P ter zad Przykładowe trajektorie tego rodzaju przedstawia Rys Jawną zmienną niezależną funkcji (4.17) jest w tym przypadku wartość okresu użytkowo-terapeutycznego 128

129 T ter, a parametrem różniącym poszczególne trajektorie wartości oczekiwanej potencjału jest prognozowany przedział czasu T zad realizacji zadania. Można zauważyć, że zwiększanie okresu użytkowo-terapeutycznego T ter (co oznacza zmniejszanie częstości odnów potencjalności obiektu) powoduje: przy względnie krótkich okresach (gdy T ter T n-ocz ): wzrost maksymalnego potencjału dysponowanego oraz wydłużanie optymalnego okresu użytkowoterapeutycznego wraz z wydłużaniem przedziału czasu realizacji zadania; spowodowane to jest zbliżaniem wartości okresu użytkowo-terapeutycznego T ter do wartości okresu uszkodzeniowego T n-ocz ; przy długich okresach (gdy T ter > T n-ocz ): spadek maksymalnego potencjału dysponowanego; jest to skutek zbyt długiego okresu użytkowoterapeutycznego w porównaniu do okresu uszkodzeniowego a w rezultacie jest to skutek zmniejszania się średniej potencjalności obiektu. Analiza trajektorii tego rodzaju pozwala na optymalizację okresu użytkowoterapeutycznego w kontekście prognozowanego przedziału czasu realizacji zadania i wartości maksymalnej potencjału systemu. F P (T ter ) T zad3 T zad2 T zad1 T ter Rys Trajektorie wartości oczekiwanej potencjału obiektu w funkcji wartości okresu procesu użytkowo-terapeutycznego T ter, dla różnych wartości przedziału czasu realizacji zadania T zad, przy czym: T zad1 < T zad2 < T zad3 6. Trajektoria potencjałowa F f l ; T P P 0 zad Przykładowe trajektorie tego rodzaju przedstawia Rys Jawną zmienną niezależną funkcji (4.17) jest w tym przypadku wartość początkowa l 0 dominującej wielkości opisującej, a parametrem różniącym poszczególne trajektorie wartości oczekiwanej potencjału jest wartość prognozowanego przedziału czasu realizacji zadania T zad. 129

130 F P (l 0 ) T zad3 T zad2 T zad1 l 0 l 0-opt Rys Trajektorie wartości oczekiwanej potencjału obiektu w funkcji wartości początkowej l 0 wielkości opisującej, dla różnych wartości przedziału czasu realizacji zadania T zad, przy czym: T zad1 < T zad2 < T zad3 Jak wynika z rysunku, w przypadku rozpatrywanego modelu obiektu (scharakteryzowanego w przykładzie 1.1 w Dodatku 1), zwiększanie wartości początkowej l 0 wielkości opisującej powoduje: w zakresie względnie małych wartości: wzrost maksymalnego potencjału dysponowanego; wywołane to jest zwiększaniem się średniej potencjalności obiektu (zgodnie z zależnością (3.1.5)); w zakresie dużych wartości: spadek maksymalnego potencjału dysponowanego; wywołane to jest zmniejszaniem się średniej potencjalności obiektu (zgodnie z zależnością (3.1.5)). Analiza trajektorii tego rodzaju pozwala na wyznaczenie optymalnej wartości początkowej wielkości opisującej, w kontekście prognozowanego przedziału czasu realizacji zadania, wartości maksymalnej potencjału i określonego przedziału czasu trwania terapii Podsumowanie 1. Wyposażenie systemu antropotechnicznego w układ dozorująco-terapeutyczny może istotnie poszerzyć możliwości użytkowe systemu zarówno w aspekcie potencjału dysponowanego jak i w aspekcie dopuszczalnego przedziału czasu realizacji zadania. 2. Układ dozorująco-terapeutyczny w zależności od właściwości pary antropotechnicznej (głównie obiektu technicznego) może mieć różną strukturę i może być przystosowany do realizacji różnych funkcji: 130

131 w przypadku obiektu sterowanego apriorycznie: funkcji informacyjnych; w przypadku obiektu sterowanego quasi-interiorycznie: funkcji informacyjnych i w ograniczonym zakresie funkcji terapeutycznych; w przypadku obiektu sterowanego interiorycznie: funkcji informacyjnych i funkcji terapeutycznych. 3. Przedstawiona klasyfikacja trajektorii potencjalnościowych i potencjałowych systemów antropotechnicznych nie obejmuje wszystkich spotykanych w praktyce przypadków ale objaśnia i porządkuje te pojęcia, które są istotne dla scharakteryzowania wpływu układu dozorująco-terapeutycznego na właściwości potencjałowe systemu. 4. Zaproponowane postacie funkcjonałów potencjalności i potencjału systemu wyposażonego w układ dozorująco-terapeutyczny umożliwia wieloaspektową analizę wpływu właściwości tego układu na właściwości użytkowe systemu. Na szczególne podkreślenie zasługuje fakt, że w oparciu o prognozowane trajektorie potencjałowe możliwa jest optymalizacja organizacji procesu dozorująco-terapeutycznego oraz możliwa jest ocena korzyści wynikających z zastosowania układu dozorującoterapeutycznego. 5. Przedstawiona metoda diagnozowania właściwości systemu pozwala na poszukiwanie odpowiedzi na pytanie: jaki obiekt i w jakich warunkach opłaca się odnawiać według resursu, a kiedy uzasadnione jest odnawianie go według stanu. 6. Zaletą zaproponowanego ujęcia zagadnienia diagnozowania systemów antropotechnicznych z układami dozorująco-terapeutycznymi jest znaczny stopień ogólności. Wadą natomiast jest konieczność posiadania szeregu informacji statystycznych, nie zawsze łatwych do uzyskania. Niemniej wydaje się, że celowe jest by metodyka ta była rozwijana i uściślana dla konkretnych systemów i warunków. 7. Przyjęte w przestawionym opracowaniu kryteria i miary chwilowej i przedziałowej zdatności użytkowej systemu są kryteriami względnymi (elastycznymi) i jak się wydaje bliższe są praktyce niż kryteria oparte na wartościach granicznych, podawanych w dokumentacjach technicznych obiektów. 8. Wprowadzona w Rozdziale 3 klasyfikacja pojęć i trajektorii potencjałowych oraz zaproponowany tam zbiór potencjałowych wskaźników, ułatwiających ocenę właściwości użytkowych systemu antropotechnicznego z obiektem sterowanym apriorycznie, zachowuje ważność także w odniesieniu do systemu z obiektem sterowanym interiorycznie. Zagadnieniom poruszonym w Rozdziale 4 poświęcone są m. in. następujące opracowania własne: [55, 58, 62, 75, 76, 79, 81, 82, 86, 87, 93, 139]. 131

132 Rozdział 5 METODY ZWIĘKSZANIA POTENCJAŁU UŻYTKOWO-OBSŁUGOWEGO 5.1. Wstęp Podstawowym zadaniem diagnozowania każdego rodzaju (apriorycznego, interiorycznego, aposteriorycznego) jest dostarczanie decydentowi systemu i operatorowi obiektu informacji niezbędnej do podejmowania decyzji eksploatacyjnych (użytkowych lub obsługowych), dotyczących systemu (obiektu). W przypadku, gdy diagnoza wskazuje na niezdatność pary antropotechnicznej do zrealizowania wymaganego zadania eksploatacyjnego (dysponowany potencjał pary jest mniejszy od potencjału wymaganego), decydent systemu ma często możliwość podjęcia następujących działań zaradczych: - może przystosować zadanie (np. przez zmianę sposobu lub warunków realizacji) do właściwości operatora i obiektu; - może zalecić przystosowanie właściwości obiektu (np. przez regenerację lub modyfikację) do właściwości operatora i zadania; - może zalecić przystosowanie właściwości operatora (np. przez zmianę jego kwalifikacji) do właściwości obiektu i wymaganego zadania. W niniejszym rozdziale rozpatrywane są elementy metodyk zwiększania potencjału eksploatacyjnego pary antropotechnicznej poprzez: przystosowanie struktury diagnostyczno-obsługowej obiektu do możliwości decyzyjno-wykonawczych operatora-decydenta (występującego w roli diagnosty i obsługownika); przystosowanie możliwości percepcyjno-decyzyjnych operatora-decydenta do właściwości obiektu i zadania poprzez szkolenie i trenowanie; rozszerzenie możliwości percepcyjno-decyzyjnych operatora-decydenta poprzez wyposażenie go w narzędzia wspomagające proces diagnostycznodecyzyjny Metody zwiększania kompatybilności struktury diagnostycznej i struktury obsługowej obiektu W obiekcie technicznym wyróżnić można różne struktury eksploatacyjne, np.: strukturę konstrukcyjną, strukturę funkcjonalną (operacyjną), strukturę użytkową, strukturę obsługową, strukturę bezpiecznościową. Strukturom tym odpowiadają określone struktury diagnostyczne, implikowane przez celowościowe procesy diagnozowania np. przez: diagnozowanie użytkowe, diagnozowanie obsługowe, diagnozowanie bezpiecznościowe. Rozróżnić można m. in. następujące celowościowe struktury diagnostyczne implikowane wybranymi technologiami diagnostycznego badania obiektu [37, 38, 71]: - strukturę diagnostyczno-funkcjonalną; - strukturę diagnostyczno-użytkową; - strukturę diagnostyczno-obsługową; 132

133 - strukturę diagnostyczno-bezpiecznościową. Każda z wymienionych struktur diagnostycznych (S D ) jest zbiorem modułów diagnostycznych i relacji między nimi [144]. Można ponadto przyjąć, że zbiory wielkości wejściowych i wyjściowych, wykorzystywanych w procesie diagnozowania, są także elementami struktury diagnostycznej. Dla jednoznaczności dalszych rozważań przyjmijmy kilka pojęć i ich definicji [211]. Moduł diagnostyczny (M D ) to fragment obiektu, któremu diagnoza przypisuje pewien, wybrany stan lub wybrany podzbiór stanów, do którego prawdopodobnie należy rzeczywisty stan tego fragmentu. Liczba i postacie modułów diagnostycznych zależą głównie od informacji zawartej w zbiorze wyników zrealizowanych sprawdzeń (lub ściślej: stwierdzonych objawów). Struktura diagnostyczno-funkcjonalna (S DF ) struktura diagnostyczna powstająca w wyniku diagnozowania procesu funkcjonalnego (operacyjnego). Struktura diagnostyczno-użytkowa (S DU ) struktura diagnostyczna powstająca w wyniku diagnozowania użytkowego. Struktura diagnostyczno-obsługowa (S DO ) struktura diagnostyczna powstająca w wyniku diagnozowania obsługowego. Struktura diagnostyczno-bezpiecznościowa (S DB ) struktura diagnostyczna powstająca w wyniku diagnozowania bezpiecznościowego. Struktura użytkowa obiektu (S U ) to zbiór modułów użytkowych i relacji między nimi. Strukturę użytkową implikuje zbiór zadań użytkowych. Moduł użytkowy (M U ) to fragment obiektu, niezbędny i wystarczający do realizacji wybranego zadania użytkowego. Struktura obsługowa obiektu (S O ) to zbiór modułów obsługowych i relacji między nimi. Strukturę obsługową implikuje zbiór zadań obsługowych. Moduł obsługowy (M O ) to fragment obiektu, obsługiwany jako całość, przy zastosowaniu wybranej technologii obsługiwania (np. w całości wymieniany). Nie trudno jest zauważyć, że od kompatybilności odpowiednich par struktur (np. struktury obsługowej i struktury diagnostyczno-obsługowej) zależą m. in.: koszty procesu diagnozowania i obsługiwania, czasy trwania tych procesów, niezbędne zasoby narzędziowe, materiałowe, informatyczne. Oznacza to, że kompatybilność odpowiednich struktur ma wpływ na wartość uogólnionych miar właściwości eksploatacyjnych systemu antropotechnicznego jakimi są: potencjalność i potencjał systemu (miary prognostyczne) oraz efektywność i efekt systemu (miary genetyczne). Dalsze rozważania ograniczymy do przypadku diagnozowania obsługowego, implikowanej przez wyniki tego diagnozowania struktury diagnostyczno-obsługowej i do syntezy metodyki zwiększania zgodności tej struktury ze strukturą obsługową obiektu Funkcja kryterialna kompatybilności pary struktur Liczba teoretycznie możliwych do utworzenia struktur obsługowych i diagnostyczno-obsługowych konkretnego obiektu jest na ogół znaczna [38]. W zbiorach tych struktur wyróżnić można po dwie pary struktur charakterystycznych. Jedna para, to para struktur 1-modułowych, (obiekt traktowany jest jako jeden 133

134 moduł obsługowy i jeden moduł diagnostyczno-obsługowy). Diagnoza powinna więc zawierać informacje o zdatności lub ewentualnie niezdatności tego modułu (tzn. całego obiektu). Taka sytuacja występuje zazwyczaj w diagnozowaniu użytkowym. Druga, charakterystyczna struktura obsługowa (nazwijmy ją K-modułową) powstaje przez dekompozycję obiektu na moduły obsługowe, tożsame z modułami konstrukcyjnymi (K liczba modułów konstrukcyjnych). W tym przypadku uzyskanie tożsamej struktury diagnostycznej wymaga prowadzenia diagnozowania z dokładnością do modułu konstrukcyjnego. Taka sytuacja pożądana jest zazwyczaj w diagnozowaniu obsługowym. Liczbę realnych struktur obsługowych w eksploatowanym obiekcie znacznie zmniejszają różnorodne ograniczenia: techniczne, prawne, ekonomiczne, bezpiecznościowe i kwalifikacyjne. Jednak niemal zawsze jest technicznie możliwe (choć często nieopłacalne) obsługiwanie obiektu zgodnie z wymogami struktury 1-modułowej lub K- modułowej. Przyjmijmy, że w przypadku diagnozowania obsługowego: miarą wzajemnego przystosowania struktury diagnostyczno-obsługowej i struktury obsługowej (ze względu na racjonalność utrzymania zdatności) jest wartość oczekiwana tzw. kosztu obsłużenia obiektu; parą struktur najlepiej przystosowanych jest ta para, dla której wartość oczekiwana kosztu obsłużenia jest najmniejsza. C Wartość oczekiwaną kosztu obsłużenia obiektu można wyrazić następująco: S DO, SO C R S DO, SO C P S DO, SO C D S DO, SO C O S DO, SO C U S DO, SO (5.1) gdzie: (S DO, S O ) para złożona ze struktury diagnostyczno-obsługowej i struktury obsługowej; C R SDO, SO wartość oczekiwana kosztu regeneracji modułów obsługowych podejrzanych o niezdatność (dla pary struktur (S DO, S O ) ); C PSDO, SO wartość oczekiwana kosztu przestoju obiektu spowodowanego regeneracją modułów obsługowych; C DSDO, SO wartość oczekiwana kosztu diagnozowania obiektu o parze struktur (S DO, S O ), z dokładnością do modułu diagnostyczno-obsługowego; C OSDO, SO wartość oczekiwana zdatnych modułów obsługowych zawartych w module diagnostyczno-obsługowym (tzw. wartość odzysku); C U SDO, SO wartość oczekiwana przyrostu użytkowego potencjału obiektu w wyniku regeneracji modułów obsługowych. CR (M O ) wartość oczekiwana nakładu (w sensie ekonomicznym), który należy ponieść by przywrócić modułowi stan zdatności; koszt regeneracji niezdatnego modułu obsługowego. W przypadku modułu nienaprawialnego (w rozpatrywanych warunkach obsługowych) koszt regeneracji staje się kosztem wymiany modułu niezdatnego na zdat- 134

135 ny. Składnikami kosztu wymiany są m.in.: wartość zdatnego modułu, koszt demontażu z obiektu modułu niezdatnego oraz koszt montażu modułu zdatnego. C PM O wartość oczekiwana strat (w sensie ekonomicznym) wynikających z przestoju obiektu spowodowanego koniecznością regeneracji niezdatnego modułu obsługowego; koszt przestoju obiektu. CD (dn ) wartość oczekiwana nakładów na przygotowanie i wykonanie sprawdzenia d n oraz na wnioskowanie implikowane wynikiem tego sprawdzenia; koszt diagnozowania. Koszt sprawdzenia obejmuje m.in.: ekonomiczną wartość czasu diagnozowania, honorarium personelu diagnozującego, koszt użycia przyrządów diagnostycznych itp. CO (MO ) wartość oczekiwana (w sensie ekonomicznym) zdatnego modułu, w zbiorze modułów obsługowych podejrzanych o niezdatność, pomniejszona o koszt dodatkowego diagnozowania wymienionego zbioru z dokładnością do modułu obsługowego; wartość odzysku modułu obsługowego. Wartość oczekiwana kosztu obsłużenia obiektu (5.1) w myśl przyjętych założeń stanowi funkcję kryterialną kompatybilności pary struktur. Para struktur, dla której funkcja kryterialna przyjmuje wartość najmniejszą, czyli: * D, S : C S, S min C S, S * O * D * O S (5.2) jest parą najlepiej przystosowaną (optymalną) w myśl przyjętego kryterium ( zbiór identyfikowalnych par struktur). Optymalną parę struktur można wyznaczyć przy pomocy którejkolwiek ze stosowanych powszechnie metod optymalizacyjnych [202] m. in. metody programowania dynamicznego, metod opartych na zasadzie największego spadku, itp. Ω D O Synteza kompatybilnej pary struktur: diagnostyczno-obsługowej i obsługowej Rozpatrzmy to zagadnienie posiłkując się metodą opartą na zasadzie największego spadku. Poszukiwanie najmniejszej wartości funkcji kryterialnej (5.1) przy pomocy metody opartej na zasadzie największego spadku wymaga przyjęcia dla uściślenia postępowania niżej przytoczonych założeń. 1. Zbiór możliwych stanów niezdatności każdego modułu konstrukcyjnego obiektu ma na ogół liczność większą niż jeden; w związku z tym także liczność zbioru objawów niezdatności każdego z tych modułów jest większa niż jeden. 2. Sprawdzenia diagnostyczne mogą mieć więcej niż dwa możliwe wyniki. 3. Struktury diagnostyczno-obsługowe i obsługowe nie muszą być tożsame. 4. W określonej chwili niezdatny jest co najwyżej jeden moduł konstrukcyjny. 5. Funkcją kryterialną w postępowaniu optymalizacyjnym jest wartość oczekiwana kosztu obsłużenia obiektu, zgodnie z wyrażeniem (5.1). 135

136 6. Zidentyfikowanie w oparciu o wyniki sprawdzeń któregokolwiek z rozróżnialnych stanów niezdatności, skutkuje regeneracją wszystkich modułów obsługowych, które w całości lub fragmentarycznie zawierają się w niezdatnym module diagnostyczno-obsługowym. 7. Struktura diagnostyczno-obsługowa obiektu zdeterminowana jest zbiorem objawów i zbiorem relacji objaw-stan. 8. W strukturze diagnostyczno-obsługowej mogą istnieć pary modułów diagnostyczno-obsługowych, których iloczyn logiczny nie jest zbiorem pustym. 9. W strukturze obsługowej mogą istnieć pary modułów obsługowych, których iloczyn nie jest zbiorem pustym. 10. Diagnozowanie jest realizowane według programu stałego (oznacza to, że w procesie diagnozowania realizowane są wszystkie wybrane sprawdzenia, niezależnie od wyników wcześniej wykonanych sprawdzeń). Dla metody największego spadku można przyjąć niżej przedstawiony algorytm postępowania. 1. Rozpatruje się obiekt o strukturze diagnostyczno-obsługowej S DO składającej się z jednego modułu diagnostyczno-obsługowego, zawierającego wszystkie moduły konstrukcyjne obiektu. * 2. Dla struktury S DO znajduje się najtańszą strukturę obsługową S O na podstawie kryterium: S * O : min C C S * O S Os S (5.3) DO sξ gdzie: oznacza zbiór numerów wszystkich możliwych struktur obsługowych. Koszt obsłużenia struktury S Os S DO określa wyrażenie: C S S C S S C S S C S S C S S Os DO R Os DO P Os 136 DO O Os DO U Os DO (5.4) W powyższym równaniu nie występuje składnik kosztu diagnozowania gdyż identyfikacja struktury diagnostyczno-obsługowej S DO 1-modułowej nie wymaga diagnozowania obsługowego (o tym, że obiekt jest niezdatny wiadomo przecież dzięki diagnozie użytkowej). 3. Strukturę diagnostyczno-obsługową S DO (1-modułową) można przekształcić w strukturę diagnostyczno-obsługową S DO,ki (k i - modułową) realizując sprawdzenie d i ; gdzie: i: d i D; D - zbiór dostępnych sprawdzeń. 4. Dla każdej struktury diagnostyczno-obsługowej S DO,ki znajduje się najtańszą (z i - modułową) strukturę obsługową S O,zi na podstawie kryterium: gdzie: SO, zi : C S min C S Os S O,zi (5.5) DO,ki sξ

137 Os SDO, ki CR SOs SDO, ki CP S Os SDO, ki CD di C S S C S S C S O Os DO, ki U Os DO, ki (5.6) jest wartością oczekiwaną kosztu obsłużenia obiektu o strukturze obsługowej S Os i strukturze diagnostyczno-obsługowej S DO,ki, przy czym: C R SOs SDO, ki jest oczekiwanym kosztem regeneracji modułów obsługowych uznanych za niezdatne w strukturze diagnostyczno-obsługowej S DO,ki ; C PSOs SDO, ki jest oczekiwanym kosztem przestoju obiektu spowodowanego regeneracją modułów obsługowych uznanych za niezdatne w strukturze diagnostycznoobsługowej S DO,ki ; C Dd i jest oczekiwanym kosztem diagnozowania obiektu o strukturze diagnostyczno-obsługowej osiągalnej dzięki realizacji sprawdzenia d i ; jest współczynnikiem kosztu przestoju spowodowanego diagnozowaniem; C O SOs SDO, ki jest oczekiwaną wartością ekonomiczną zdatnych modułów konstrukcyjnych w modułach obsługowych uznanych za niezdatne (oczekiwana wartość odzysku); C USOs SDO, ki jest oczekiwaną wartością ekonomiczną przyrostu potencjału użytkowego obiektu w wyniku regeneracji modułów obsługowych. 5. Spośród wszystkich struktur obsługowych S O,zi wybiera się taką strukturę (przy strukturze diagnostyczno-obsługowej S * DO, ki osiągalnej dzięki realizacji sprawdze- * nia d i *), dla której wartość oczekiwana kosztu obsłużenia d * : i * SO, zi C jest najmniejsza: S O,zi min C C S * O, zi 6. Wnioskuje się, że jeżeli: C S * O S (5.7) O,zi i: d i D * C S O, zi (5.8) * to lepiej (bo taniej) poprzestać na strukturze obsługowej S O (1-modułowej) i zrezygnować z diagnozowania obsługowego. Jeżeli natomiast: C S * O * C S O, zi (5.9) * to lepiej przystosować obiekt i jego system obsługowy do struktury obsługowej SO, zi i regenerować obiekt po uzyskaniu negatywnego wyniku sprawdzenia d i. 137

138 * 7. W następnym kroku strukturę SO, zi porównuje się ze strukturami S O,wr, które można otrzymać wprowadzając następne sprawdzenie d r. Spośród tych struktur wybiera się strukturę S wr. * O, * 8. W ten sposób postępuje się aż do otrzymania struktury SO, xy, dla której dalsze zwiększanie dokładności diagnozowania i obsługiwania jest nieopłacalne. Zbiór sprawdzeń: * * D D S O, xy di,d r,..,dy (5.10) doprowadzający do struktury S * O, xy jest zbiorem optymalnym, a struktura S * O, xy jest optymalną (w myśl zasady i metody największego spadku) strukturą obsługową obiektu Synteza struktury diagnostyczno-obsługowej kompatybilnej z istniejącą strukturą obsługową W czasie eksploatacji obiektu, najczęściej występuje sytuacja charakteryzująca się na tyle silnymi ograniczeniami technologicznymi lub prawnymi, w zakresie kształtowania struktury obsługowej, że praktycznie dostępna jest tylko jedna struktura obsługowa w określonych warunkach eksploatacji (obsługiwania). Ma to miejsce zwłaszcza w zmilitaryzowanych systemach eksploatacji. W takim przypadku przytoczony w ppkt algorytm postępowania ulega upraszczającej zmianie. Zadanie optymalizacyjne sprowadza się do identyfikacji struktury obsługowej i syntezy optymalnej (tj. najlepiej do niej dostosowanej, w sensie przyjętego kryterium) struktury diagnostyczno-obsługowej. W procesie syntezy struktury diagnostyczno-obsługowej, najtańszej pod względem kosztów obsłużenia, niezbędne są na wstępie następujące informacje: opis istniejącej struktury obsługowej, a w tym: wykaz modułów obsługowych, opis warunków obsługiwania, zestawienie kosztów regeneracji poszczególnych modułów obsługowych, zestawienie kosztów przestoju obiektu spowodowanego koniecznością regeneracji modułów, zestawienie oczekiwanych wartości odzysku dla poszczególnych modułów; wykaz dostępnych sygnałów diagnostycznych i warunków ich pomiaru; wykaz przewidywanych stanów poszczególnych modułów obsługowych i prawdopodobieństwa tych stanów. W oparciu o te informacje, oraz ogólną wiedzę na temat obiektu i toczących się w nim procesów, wykonuje się: wykaz sprawdzeń diagnostycznych i ich możliwych wyników, określa się relacje typu objaw-stan i tworzy się zbiór prawdopodobnych relacji, szacuje się koszty realizacji poszczególnych sprawdzeń. Zasadniczym fragmentem procesu syntezy struktury diagnostyczno-obsługowej są operacje: 138

139 obliczenia oczekiwanego kosztu obsłużenia obiektu o strukturze obsługowej S Og przy strukturze diagnostyczno-obsługowej S DO,h, wyznaczonej w oparciu o zbiór sprawdzeń D (i powtórzenie tego obliczenia dla wszystkich możliwych struktur S h DO,h ; gdzie: h - numer zbioru sprawdzeń); * wyboru optymalnej struktury diagnostyczno-obsługowej S DO spośród wszystkich możliwych struktur S DO,h ; sporządzenia wykazu modułów diagnostyczno-obsługowych optymalnej struktury S ; * DO sporządzenia uporządkowanego wykazu sprawdzeń D*, doprowadzających do optymalnej struktury diagnostyczno-obsługowej. Rozpatrzmy, dla ilustracji przedstawionego postępowania, obiekt o zdeterminowanej strukturze obsługowej, pokazanej na Rys.5.1 [37, 38]. M O3 M O2 M F1 M F5 M F6 S 4 M O1 M F2 S 1 We M F3 M F4 M O6 M O4 M F7 M F8 M F9 M F10 S 3 M O5 M F11 Wy S 2 Rys.5.1. Obraz obiektu o sześcio-modułowej strukturze obsługowej i jedenastomodułowej strukturze funkcjonalnej Oznaczenia: M F1,..,M F11 moduły funkcjonalne (operacyjne); M O1,..,M O6 moduły obsługowe; S 1,..,S 4 sygnały diagnostyczne. Zadanie, polegające w ujęciu ogólnym, na zapewnieniu kompatybilności struktury diagnostyczno-obsługowej i struktury obsługowej, a dzięki temu pośrednio, polegające na zapewnieniu większego potencjału użytkowego obiektu, sprowadza się do syntezy struktury diagnostyczno-obsługowej obiektu, najtańszej pod względem kosztów obsłużenia. Postępując zgodnie z podanymi wcześniej zaleceniami otrzymuje się wyniki przedstawione w syntetycznej formie poniżej. 139

140 Pomiary trzech (spośród czterech dostępnych) sygnałów diagnostycznych mogą odbywać się przy dwu różnych zbiorach wymuszeń (tj. w dwóch różnych warunkach). Zbiór dostępnych sprawdzeń D ma zatem liczność 7. Sprawdzenia d 1, d 3, d 4, d 7 są trójwynikowe, natomiast sprawdzenia pozostałe, tj. d 2, d 5, d 6 są dwu-wynikowe. Wyniki obliczeń, w postaci warunkowo optymalnych struktur diagnostycznoobsługowych i kosztów ich obsłużenia, ułożone w kolejności wynikającej z kryterium minimum kosztów, przedstawia Rys.5.2. C(S* DO,z S Og ) C bd C min S* DO,z S DO,0 * S DO,1 * S DO,2 * S DO,3 * S DO,4 * S DO,5 * S DO,6 * S DO,7 Rys.5.2. Oczekiwane koszty obsłużenia obiektu o strukturze obsługowej S Og w funkcji warunkowo optymalnych struktur diagnostyczno-obsługowych 140 * S DO,z Oznaczenia: * S DO,z optymalna (najtańsza pod względem oczekiwanego kosztu obsłużenia) struktura diagnostyczno-obsługowa, przy określonej liczności z zbioru sprawdzeń; S Og - istniejąca, zdeterminowana struktura obsługowa; C bd oczekiwana wartość kosztu obsłużenia obiektu bez diagnozowania obsługowego (obiekt traktowany jako jeden moduł diagnostyczny); C min minimalna, oczekiwana wartość kosztu obsłużenia obiektu o * strukturze obsługowej S Og i strukturze diagnostyczno-obsługowej S. DO,4 * Obraz optymalnej struktury diagnostyczno-obsługowej S DO,4 przedstawia Rys.5.3. Optymalny (w rozpatrywanych warunkach) zbiór sprawdzeń ma postać: D * = d2, d3, d1, d7 * S DO,4 wyzna- Zbiór modułów diagnostyczno-obsługowych, tworzący strukturę czoną przez wyniki tych sprawdzeń, jest następujący: M D1 (1, 2, 1, 3) = {M O1, M O2 }; M D2 (1, 1, 2, 1) = {M O3, M O6 }; M D3 (2, 1, 3, 1) = {M O4 };

141 M D4 (2, 3, 3, 2) = {M O4, M O5 }; M D5 (2, 3, 1, 3) = {M O5 }; W powyższym zapisie cyfry w nawiasach okrągłych oznaczają numery wyników kolejnych sprawdzeń ze zbioru D*. M O3 M O2 M F1 M F5 M F6 M F2 M O1 M D5 M D3 M O6 M O4 M F3 M F4 M F7 M F8 M F9 M F10 M D1 M D2 M O5 M F11 M D4 Rys.5.3. Obraz struktury diagnostyczno-obsługowej obiektu Oznaczenia: M F1,..,M F11 moduły funkcjonalne (operacyjne); M O1,..,M O6 moduły obsługowe; M D1,..,M D6 moduły diagnostyczno-obsługowe Ważniejsze spostrzeżenia Wyniki syntezy struktury diagnostyczno-obsługowej i identyfikacji struktury obsługowej obiektu umożliwiają udzielenie odpowiedzi na szereg pytań, np.: jaki jest optymalny (w sensie przyjętego kryterium) program badania diagnostycznego? jaka jest optymalna struktura diagnostyczno-obsługowa przy istniejącej strukturze obsługowej? jakie powinno być wyposażenie (w sensie narzędzi, części zamiennych, personelu i jego kwalifikacji) systemu obsługowego? Łącznie, działania te i ich wyniki stanowią element dostosowywania właściwości obiektu do właściwości operatora i pozostałych składników systemu antropotechnicznego, a przez to stanowią istotny czynnik wpływający na potencjał i efekt eksploatacyjny systemu. **** 141

142 Uwaga: Ilustrację syntezy kompatybilnej pary struktur dla rzeczywistego obiektu zawiera Dodatek Metody zwiększania kompatybilności operatora i obiektu Należy zawsze pamiętać o tym, że utrzymanie wymaganego potencjału użytkowego systemu antropotechnicznego, zależy nie tylko od stanu obiektu technicznego i właściwości otoczenia lecz także od właściwości (stanu) operatora i decydenta. W odniesieniu do obiektów technicznych znane jest pojęcie gotowości do użycia. Wydaje się, że w odniesieniu do operatora można przez analogię mówić o gotowości do działania. Można przyjąć, że operator jest zdatny jeśli jego działanie jest zgodne z celami decydenta i właściwościami obiektu technicznego, którym steruje. Działanie operatora jest przede wszystkim pochodną jego kwalifikacji, predyspozycji psychicznych, umiejętności motorycznych i motywacji. Zadaniem procesu diagnozowania jest rozpoznanie i ocena tych właściwości. Diagnozowanie operatora podlega analogicznym regułom do stosowanych przy diagnozowaniu obiektów technicznych [19, 21, 73, 76, 173, 196]. Zauważmy, że jedną z bardziej rozpowszechnionych form diagnozowania człowieka jest egzamin. Znane są i stosowane różne zakresy i sposoby egzaminowania, np. egzaminowanie w zakresie podstawowym, egzaminowanie w zakresie problemowym, zadanie egzaminacyjne stawiane w formie abstrakcyjnej, zadanie egzaminacyjne stawiane w formie praktycznej. Jednakże, pomimo różnych form, metod i sposobów diagnozowania człowieka, istnieje problem wiarygodności diagnozy, zwłaszcza w zakresie predyspozycji psychicznych i motywacji do działania. Wynika to z tego, że predyspozycje psychiczne i motywacje do działania podlegają znacznym fluktuacjom (nawet u tej samej osoby) i są stosunkowo trudne do obiektywnej oceny. Diagnozowanie kwalifikacji i umiejętności motorycznych jest łatwiejsze gdyż właściwości te są względnie stabilne i podatniejsze na obiektywną ocenę. Diagnoza odnosząca się do tych cech operatora może charakteryzować się zadowalającą wiarygodnością. Stwierdzenie w procesie diagnozowania, że właściwości operatora nie spełniają wymagań generowanych z jednej strony przez decydenta systemu w formie stawianych zadań, a z drugiej strony generowanych przez obiekt w formie zapotrzebowania na określone czynności sterujące, diagnostyczne i obsługowe, powinno skutkować decyzjami i działaniami decydenta systemu zmierzającymi do zmiany tej niekorzystnej sytuacji. Jedną z możliwości pozostających w gestii decydenta systemu jest doskonalenie lub zmiana zakresu kwalifikacji operatora. Działania te przyjmować mogą formę abstrakcyjno-praktyczną (szkolenie tradycyjne) lub w formę symulacyjno-praktyczną (szkolenie na trenażerze-symulatorze). Inną możliwością zmiany niekorzystnej sytuacji w zakresie relacji operator-obiekt jest wyposażenie operatora w narzędzie wspomagające go w realizacji procesu diagnostyczno-obsługowego. Takim narzędziem, rozpowszechniającym się obecnie, jest komputerowy system wspomagający (doradczy lub ekspertowy). Dalsze rozważania dotyczą syntetycznej charakterystyki w aspekcie diagnostycznym wymienionych metod i narzędzi służących dostosowywaniu właściwości operatorów do właściwości obiektów i realizowanych zadań eksploatacyjnych. 142

143 Koncepcja trenażera eksploatacyjno-diagnostycznego Eksploatacyjno-diagnostyczny system ucząco-egzaminujący [74] może posiadać strukturę np. taką jak pokazano na Rys.5.4. Podstawową strukturę takiego systemu powinny tworzyć następujące moduły: symulator systemu technicznego (którego eksploatacji uczy się operator); symulator zasileń systemu technicznego (symulacja powinna obejmować wszystkie istotne rodzaje zasilania, a zatem zasilanie energetyczne, materiałowe i informacyjne); symulator otoczenia systemu technicznego (bardzo istotny fragment symulatora systemu eksploatacji, odzwierciedlający rzeczywiste ograniczenia i zakłócenia procesu realizacji zadań eksploatacyjnych); symulator niezdatności (moduł umożliwiający symulację stanów niezdatności systemu technicznego - co umożliwia kształcenie operatora-ucznia w podejmowaniu decyzji o postępowaniu z obiektem w sytuacjach stresujących, grożących niewykonaniem zadania eksploatacyjnego); symulator systemu diagnozującego (moduł umożliwiający operatorowi identyfikację stanu technicznego eksploatowanego systemu technicznego i trenowanie procesu wnioskowania diagnostycznego). W skład systemu trenażera może ponadto wchodzić: baza wiedzy (o obiekcie technicznym, o relacjach pomiędzy elementami systemu eksploatacji, o procedurach diagnostycznych itp.); system doradczy (system generujący informacje pomagające operatorowiuczniowi w podejmowaniu optymalnych decyzji eksploatacyjnych). System złożony z wymienionych elementów oraz operatora-ucznia stanowi antropotechniczny, symulacyjny system eksploatacji. Operatorem nadrzędnym nad tym systemem jest operator-nauczyciel (w szczególnych przypadkach może to być operatoregzaminator lub decydent nadrzędnego szczebla). Trenażer o podanej strukturze umożliwia stosunkowo wierną symulację rzeczywistego systemu eksploatacji. Operator-uczeń może obserwować generowane przez trenażer sygnały robocze (wynikające z procesów roboczych symulowanego systemu technicznego) i odbierać sygnały diagnostyczne emitowane przez symulator systemu diagnozującego lub bezpośrednio przez diagnozowany obiekt techniczny. Może ponadto korzystać z informacji zawartej w bazie wiedzy oraz z pomocy systemu doradczego. Umiejętności percepcyjno-decyzyjne ucznia mogą znaleźć odzwierciedlenie w jego reakcjach wykonawczych (pobudzeniach sterujących i diagnostycznych). Trenażer tego rodzaju może stanowić wygodne narzędzie nie tylko w kształceniu uczelnianym (przed- i po-dyplomowym), ale także może służyć: do kształcenia inżynierów i techników pracujących w systemach eksploatacji, w przypadku: wprowadzania nowej organizacji systemów eksploatacji; wprowadzania nowych obiektów technicznych (nowych struktur systemu technicznego); wprowadzania nowych zadań eksploatacyjnych; do diagnozowania nowej organizacji systemu eksploatacji; 143

144 do badania wpływu nowych właściwości sprzętu technicznego na realizację zadań w istniejącym systemie eksploatacji; do badania możliwości realizacyjnych nowych zadań w istniejącym systemie eksploatacji; do diagnozowania kwalifikacji operatorów systemów eksploatacji; do odtwarzania procesów uszkodzeniowych w systemie eksploatacji (np. w zakresie interesującym ekspertów komisji powypadkowych). PS SYMULATOR OTOCZENIA PS PS PD SYMULATOR ZASILEŃ BAZA WIEDZY SYMULATOR SYSTEMU TECHNICZNEGO PRZET- WORNIKI SR SD SD SYSTEM DORADCZY SYMULATOR NIEZDATNOŚCI SYMULATOR SYSTEMU DIAGNOZUJĄCEGO PS PS OPERATOR- -UCZEŃ OPERATOR - NAUCZYCIEL relacje uczeń-trenażer relacje trenażer-uczeń relacje trenażer-trenażer Rys.5.4. Eksploatacyjno-diagnostyczny system ucząco-egzaminujący Oznaczenia: PS pobudzenia sterujące; PD pobudzenia diagnostyczne; SR sygnały robocze; SD sygnały diagnostyczne Koncepcja systemu wspomagającego eksploatacyjno-diagnostycznego Obserwacja pracy operatora dowolnego systemu eksploatacji wykazuje, że najważniejsze jego zadania polegają na diagnozowaniu oraz na podejmowaniu decyzji eksploatacyjnych. Diagnozowanie polega głównie na: diagnozowaniu stanu podlegających mu obiektów eksploatacji; opracowywaniu statystyk niezdatności i wniosków statystycznych. szacunkowym prognozowaniu czasu utrzymania stanu zdatności przez poszczególne obiekty; genezowaniu łańcuchów uszkodzeniowych, które doprowadziły do powstania niezdatności. 144

145 Podejmowanie decyzji eksploatacyjnych (odnośnie działań diagnostycznych, terapeutycznych lub realizacji określonych zadań eksploatacyjnych) musi w większości przypadków zachodzić w sytuacji: niedostatecznej wiedzy operatora; niedomiaru lub nadmiaru informacji; deficytu czasu. Sytuację eksploatacyjną, w której na ogół, funkcjonuje operator-diagnosta charakteryzuje Rys.5.5. Nie ma potrzeby uzasadniać, że poprawność i skuteczność działań operatora-diagnosty warunkowane są jego możliwościami percepcyjno-decyzyjnymi odnoszącymi się do wszystkich pokazanych elementów sytuacji eksploatacyjnej. OBIEKTY DIAGNOZOWANIA ZADANIA DIAGNOSTYCZNE INFORMACJE O OBIEKTACH DIAGNOSTA WARUNKI REALIZACJI PROCESU DIAGNOZOWANIA ŚRODKI WSPOMAGAJĄCE PROCES DIAGNOZOWANIA ZADANIA EKSPLOATACYJNE Rys.5.5. Elementy sytuacji eksploatacyjnej determinujące działania diagnosty Łatwo zauważyć, że: - przetwarzanie informacji diagnostycznych oraz procesy syntezy diagnoz i decyzji terapeutycznych są procesami informatycznymi, które można znacznie ulepszyć wykorzystując technikę komputerową; - wynik czynności terapeutycznych w wielu przypadkach dostarcza cennych informacji diagnostycznych; - procesy diagnozowania i terapii w wielu przypadkach przeplatają się. Analiza szczegółowa wymienionych okoliczności jednoznacznie wskazuje na celowość stosowania w praktyce eksploatacyjnej komputerowego systemu wspomagającego pracę operatora-diagnosty. System taki powinien spełniać następujące główne cele: a) ułatwiać czynności manualne i automatyzować operacje dokumentacyjne; b) ułatwiać wyszukiwanie informacji w dostępnych źródłach informacji; c) ułatwiać prowadzenie analizy i syntezy informacji; d) wspomagać podejmowanie decyzji i ułatwiać ich weryfikację. 145

146 Ogólna struktura systemu wspomagającego, spełniającego powyższe wymagania, przedstawiona jest na Rys.5.6 [88, 89, 90, 91, 96, 98, 99]. KALKULATOR STATYSTYCZNY KOREPETYTOR ARCHIWIZATOR DIALOGU INTERFEJS ARCHIWIZATOR DOKUMENTATORA INSTRUKTOR SYMULATOR DOKUMENTATOR KOREKTOR Rys.5.6. Struktura systemu wspomagającego eksploatacyjno-diagnostycznego System ten mogą tworzyć następujące moduły (pakiety programowe): Korepetytor, Instruktor, Dokumentator, Symulator, Archiwizator Dialogu, Archiwizator Dokumentatora, Kalkulator Statystyczny i Korektor. Moduł Korepetytor jest programem głównym. Spełnia funkcje programu doradczego (wspomaga w formie dialogowej operatora wykonującego operacje diagnostyczno-terapeutyczne) oraz funkcje interfejsu (umożliwia komunikację z pozostałymi programami pakietu). Moduł Dokumentator jest elektroniczną wersją dokumentów prowadzonych przez operatora systemu eksploatacji. Moduł Instruktor jest elektroniczną, zmodyfikowaną wersją instrukcji technicznych i kart technologicznych dotyczących obiektu eksploatacji. Moduł Symulator pozwala na prowadzenie eksperymentów diagnostycznych (ułatwiających wnioskowanie diagnostyczne i weryfikację relacji syndrom-stan) na komputerowym modelu obiektu eksploatacji. Moduł Korektor kontroluje poprawność czynności dokumentacyjnych realizowanych przez operatora-diagnostę. Ma to istotne znaczenie dla jednoznaczności i wiarygodności archiwizowanej informacji eksploatacyjnej. Moduł Kalkulator Statystyczny jest specjalizowanym dla określonego systemu eksploatacji, narzędziem wspomagającym operatora-diagnostę w obliczaniu i tworzeniu wymaganych przez decydenta systemu charakterystyk statystycznych odnoszących się do 146

147 eksploatowanych obiektów, np. intensywności uszkodzeń poszczególnych obiektów i ich podzespołów. Moduł Archiwizator Dialogu służy do archiwizowania, w sposób zgodny z określonymi przepisami, informacji o treści dialogu realizowanego przez operatora-diagnostę i moduł Korepetytor i podejmowanych w jego wyniku decyzji eksploatacyjnych. Moduł Archiwizator Dokumentatora służy do archiwizowania, w sposób zgodny z określonymi przepisami, treści zapisów w bieżącej dokumentacji eksploatacyjnej obiektów Ważniejsze spostrzeżenia Należy zwrócić uwagę na istotne zalety systemu wspomagającego eksploatacyjno-diagnostycznego. Są one szczególnie widoczne przy porównaniu z tradycyjnymi procedurami stosowanymi w praktyce eksploatacyjnej. 1. Dokumentacja eksploatacyjna obejmująca wszelkiego rodzaju opisy, instrukcje, rejestry bieżących czynności diagnostyczno-obsługowych, ma formę elektroniczną. Gwarantuje to dużą łatwość powielania, przesyłania, archiwizowania, korygowania i wyszukiwania wymaganej w określonej chwili informacji. 2. Zainstalowanie systemu w komputerze typu notebook umożliwia operatorowi dysponowanie całą dokumentacją nadzorowanych obiektów niemal w dowolnej sytuacji eksploatacyjnej. Zapewnia to zmniejszenie opóźnień w podejmowaniu decyzji eksploatacyjnych. 3. Korzystanie z komputerowego systemu wspomagającego radykalnie zmniejsza liczbę sytuacji, w których możliwe jest popełnienie błędu. 4. System wspomagający może pełnić nie tylko funkcje doradcze i kontrolne ale także funkcje dydaktyczne: przy nauczaniu realizacji procedur diagnostyczno-terapeutycznych system można wykorzystywać do demonstracji postępowania w różnych sytuacjach eksploatacyjnych oraz do ćwiczeń tego rodzaju; przy nauczaniu wnioskowania diagnostycznego można wykorzystać szczególnie moduł Symulatora; przy sprawdzaniu (egzaminowaniu) umiejętności operatorskich użycie systemu pozwala zadawać różne sytuacje eksploatacyjne i obserwować zachowanie się operatora; metoda taka daje wyniki znacznie bardziej wiarygodne od metody pytanie-odpowiedź, opierającej się na pojęciach werbalnych i wyobraźni pytającego i pytanego; ponadto ta forma pozwala obserwować i oceniać nie tylko poprawność zastosowanych przez operatora procedur obsługowych lecz także czas ich realizacji. Badania eksploatacyjne wskazują na to, że komputerowy system wspomagający skraca czas diagnozowania oraz pozwala uniknąć wielu błędów, popełnianych w procesie diagnozowania i obsługiwania obiektów eksploatacji - zwłaszcza przez niedoświadczonych operatorów. Dzięki temu system ten wywiera istotny, pozytywny wpływ na zdatność i bezpieczeństwo systemu eksploatacji. Mówiąc inaczej: przedstawiony system wspomagający poszerza możliwości percepcyjno-decyzyjne operatora, weryfikuje jego decyzje diagnostyczne i terapeutyczne, a tym samym wpływa na zwiększenie potencjału i efektu użytkowego systemu antropotechnicznego. 147

148 5.4. Podsumowanie 1. W oparciu o diagnozę eksploatacyjną, dotyczącą systemu antropotechnicznego, uzyskaną np. w procesie diagnozowania z wykorzystaniem metody wnioskowania potencjałowego, możliwe jest podejmowanie nie tylko decyzji użytkowych lub obsługowych ale także decyzji strukturalnych. 2. Decyzje strukturalne mają na celu spowodowanie takich zmian w strukturze systemu antropotechnicznego i jego elementów, by dysponowany potencjał systemu spełnił wymagania decydenta. Do podstawowych kierunków możliwych zmian strukturalnych należą: dostosowanie struktury diagnostyczno-obsługowej obiektu do istniejącej struktury obsługowej (np. przy wykorzystaniu metody syntezy struktur ppkt 5.2); zwiększenie kwalifikacji i umiejętności percepcyjno-decyzyjnych operatora obiektu (np. przy wykorzystaniu trenażera diagnostyczno-eksploatacyjnego ppkt 5.3.1); wyposażenie operatora w narzędzie wspomagająco-weryfikujące proces percepcyjno-decyzyjny (np. w postaci eksploatacyjno-diagnostycznego systemu wspomagającego ppkt 5.3.2). 3. Metodyka postępowania zmierzającego do zapewnienia kompatybilności struktury diagnostycznej i struktury obsługowej zależy od sytuacji wyjściowej: w sytuacji gdy obiekt diagnozowania jest tworzony (projektowany), należy dokonać syntezy struktury diagnostycznej i obsługowej obiektu (np. w sposób przedstawiony w ppkt 5.2.2); w sytuacji gdy obiekt diagnozowania już istnieje, należy zidentyfikować istniejącą strukturę obsługową obiektu i dokonać syntezy kompatybilnej z nią struktury diagnostycznej (np. w sposób przedstawiony w ppkt 5.2.3). 4. Przeprowadzone rozważania wskazują na możliwość dokonywania syntezy struktury diagnostycznej i struktury obsługowej obiektu przy wykorzystaniu matematycznych metod optymalizacyjnych. 5. Istotną trudnością występującą przy stosowaniu proponowanej metody syntezy struktur jest umiejętne zebranie i przygotowanie wyjściowego materiału roboczego, m. in. określenie prawdopodobieństw stanów, określenie wiarygodnych relacji stany-syndromy oraz syndromy-informacje o stanach, oszacowanie kosztów poszczególnych operacji. 6. Wyniki syntezy optymalnej struktury diagnostycznej i obsługowej obiektu umożliwiają sformułowanie szeregu wniosków adresowanych do konstruktora, obsługownika i diagnosty: konstruktor uzyskuje informacje niezbędne przy projektowaniu struktury obsługowej obiektu, a przede wszystkim otrzymuje odpowiedź na pytanie: jakie moduły obsługowe tworzyć? obsługownik projektant uzyskuje informacje niezbędne przy projektowaniu systemu obsługowego, a w tym: jakie powinno być wyposażenie warsztatów remontowych; jaki powinien być zestaw narzędzi obsługowych; 148

149 w jakie części zamienne (moduły obsługowe i konstrukcyjne) powinny być zaopatrzone magazyny systemu obsługowego; jaki powinien być poziom kwalifikacji personelu obsługującego na poszczególnych poziomach systemu obsługowego; diagnosta projektant otrzymuje informacje niezbędne przy projektowaniu systemu diagnostycznego, a w tym: jaki jest zbiór modułów diagnostycznych; jaki jest optymalny zbiór sygnałów diagnostycznych; jaka powinna być treść diagnozy. 7. Efektywność systemu eksploatacji zależy, w istotnym stopniu, od umiejętności percepcyjno-decyzyjnych decydentów i umiejętności percepcyjnowykonawczych operatorów systemu. Kształcenie i wspomaganie tych umiejętności może odbywać się przy użyciu wielofunkcyjnych trenażerów i systemów wspomagających. Jest to metoda efektywna i wyróżniająca się szerokimi możliwościami adaptacji do wymagań. Zagadnieniom poruszonym w Rozdziale 5 poświęcone są m. in. następujące opracowania własne: [36, 37, 38, 71, 74, 80, 83, 88, 89, 90, 91, 96, 97, 98, 99]. 149

150 Rozdział 6 WNIOSKOWANIE DIAGNOSTYCZNE UŻYTKOWO-BEZPIECZNOŚCIOWE 6.1. Wstęp Tradycyjnie proces diagnozowania realizowany jest w celu uzyskania informacji o technicznym stanie systemu w aspekcie zdatności do wykonania wymaganych zadań eksploatacyjnych. Łatwo jest zauważyć, że nie mniej istotna, dla decydenta systemu i operatora obiektu, jest informacja o tym czy eksploatowany system jest bezpieczny, jakie warunki sprzyjają pozostawaniu w stanie bezpieczeństwa, a jakie powodują przejście do stanu zagrożenia czy stanu niebezpieczeństwa, czyli istotna jest informacja o bezpiecznościowym stanie systemu. Od, co najmniej, kilkunastu lat w literaturze naukowej pojawiają się poważne pozycje poświęcone problematyce bezpieczeństwa użytkowania i obsługiwania złożonych systemów technicznych i antropotechnicznych m. in. w następujących branżach: w transporcie, w energetyce, w kopalnictwie, w przemyśle chemicznym. Publikacje te w przeważającej części poświęcone są badaniom skutków zagrożeń i ryzyka związanego z eksploatacją techniki i technologii w aspekcie niezawodności systemów, bezpieczeństwa pracy, ergonomii, medycyny, psychologii, ochrony środowiska, przepisów i norm prawnych [111, 115, 116, 159, 160, 161, 170, 173, 207, 208, 210, 228]. Stosunkowo mało jest prac poświęconych diagnostyce bezpieczeństwa w ujęciu systemowym i uogólnionym tj. takim, które umożliwiałoby aplikację analogicznych kryteriów, wskaźników i metod diagnozowania bezpieczności 1 do różnych obiektów i systemów antropotechnicznych. Spośród wielu zagadnień składających się na problematykę bezpieczeństwa systemów antropotechnicznych (SAT) na szczególną uwagę zasługuje rola procesów dozorowania w utrzymaniu bezpieczeństwa tych systemów. Warto zauważyć, że istnieją wzajemne relacje między rodzajem i jakością dozorowania a bezpiecznością systemu. Wzajemność tych relacji polega na tym, że: - dozorowanie dzięki wczesnemu wykryciu stanu zagrożenia lub stanu niebezpieczeństwa pozwala uruchomić skuteczne procesy osłonowe, interwencyjne i ratunkowe; - dozorowanie wymaga badania wielkości opisujących stany SAT w trakcie realizacji zadania; powinno się to odbywać w sposób nie powodujący zakłóceń procesu eksploatacyjnego, a przede wszystkim w sposób gwarantujący zachowanie stanu bezpieczeństwa systemu. Niniejszy rozdział poświęcony jest aplikacji potencjałowo-trajektoriowej metody diagnozowania stanu technicznego do diagnozowania stanu bezpiecznościowego SAT Charakterystyka bezpiecznościowa systemu Analiza struktur rzeczywistych systemów antropotechnicznych i ich otoczenia wskazuje, że niemal w każdym przypadku daje się wyróżnić pewien - wewnętrzny i/lub 1 Bezpieczność to właściwość systemu warunkująca stan bezpieczeństwa. 150

151 zewnętrzny w stosunku do systemu antropotechnicznego - zestaw urządzeń, elementów, czynników, pozostających względem siebie w określonych relacjach i spełniających funkcje warunkujące stan systemu w aspekcie bezpiecznościowym. Ten zestaw środków i realizowanych przy ich udziale działań i procesów podzielić można na dwie przeciwstawne ze względu na skutki oddziaływań struktury: system zagrożeń i system bezpieczeństwa. Systemy te, w połączeniu z systemem antropotechnicznym, tworzą strukturę, którą nazywać będziemy systemem bezpieczności SAT (Rys.6.1). SYSTEM ZAGROŻEŃ OTOCZENIE SYSTEM PODSYSTEM OSŁONOWY PODSYSTEM INTERWENCYJNY PODSYSTEM RATUNKOWY SYSTEM DECYDENT PARA ANTROPOTECHNICZNA ANTROPOTECHNICZNY 151 BEZPIECZEŃSTWA Rys.6.1. Struktura ogólna systemu bezpieczności SAT Nie trudno zauważyć, że system bezpieczeństwa systemu antropotechnicznego posiada strukturę zadaniową [85], składającą się z trzech podsystemów (modułów zadaniowych): podsystemu osłonowego PO; podsystemu interwencyjnego PI; podsystemu ratunkowego PR. Podsystem osłonowy (PO) jest to zespół działań i środków zapobiegających uaktywnianiu się czynników wyzwalających w SAT procesy uszkodzeniowe, prowadzące do

152 katastrofy (inaczej: podsystem osłonowy dezaktywuje czynniki wyzwalające proces przedkatastroficzny). Podsystem interwencyjny (PI) jest to zespół działań i środków aktywizujących czynniki interwencyjne, hamujące proces przedkatastroficzny (inaczej: podsystem interwencyjny zatrzymuje lub przynajmniej spowalnia proces przedkatastroficzny). Podsystem ratunkowy (PR) jest to zespół działań i środków aktywizujących czynniki ratunkowe ograniczające skutki katastrofy (inaczej: podsystem ratunkowy osłabia i ogranicza skutki katastrofy). Przyjmijmy, na użytek dalszych rozważań, że pod pojęciem katastrofy będziemy rozumieli zdarzenie polegające na przejściu SAT od stanu zdatności do stanu głębokiej niezdatności. W tym sensie pojęcie to obejmuje zarówno treść klasycznej definicji katastrofy (zdarzenia, którego skutkiem są ofiary w ludziach) jak i treść definicji awarii (zdarzenia, którego skutkiem są poważne straty materialne). Proces przedkatastroficzny jest procesem przemian stanu technicznego i (lub) funkcjonalnego elementów systemu, poprzedzający katastrofę. Proces ten inicjują czynniki, które nazywać będziemy czynnikami wyzwalającymi, a przerywają (lub przynajmniej spowalniają) czynniki, które nazywać będziemy czynnikami hamującymi [41, 93]. Czynniki wyzwalające generowane są w systemie zagrożeń (SZ), a czynniki hamujące generowane są w systemie bezpieczeństwa (SB). Przyjmijmy, że istotny z punktu widzenia diagnosty - zbiór stanów bezpiecznościowych SAT tworzą następujące stany (Rys.6.2): stan bezpieczeństwa bezwarunkowego (B), stan bezpieczeństwa warunkowego (Z1), stan zagrożenia (Z2), stan niebezpieczeństwa (N) i stan katastrofy (K). Pożądanym stanem bezpiecznościowym SAT jest stan bezwarunkowego bezpieczeństwa B, w którym systemowi nic nie zagraża. Utrzymanie systemu w takim stanie jest praktycznie mało prawdopodobne, ponieważ w trakcie funkcjonowania zazwyczaj pojawiają się zewnętrzne lub wewnętrzne czynniki stwarzające zagrożenie. Czynniki te traktowane umownie jako system zagrożeń SZ wytrącają SAT ze stanu bezpieczeństwa bezwarunkowego B i wprowadzają w stan bezpieczeństwa warunkowego Z1, a następnie przy braku odpowiedniej reakcji ze strony systemu bezpieczeństwa w kolejne stany bezpiecznościowe: stan zagrożenia Z2, stan niebezpieczeństwa N i stan katastrofy K. Mówiąc krótko: system zagrożeń SZ generuje czynniki wyzwalające, które mogą zainicjować proces przedkatastroficzny. Podsystem osłonowy PO ma spowodować pozostanie systemu w stanie bezpieczeństwa warunkowego Z1, a przy zaniku czynników wyzwalających powrót do stanu bezpieczeństwa bezwarunkowego B. Jeśli podsystem osłonowy jest za słaby (tj. dysponuje zbyt małym potencjałem bezpieczności) lub nie zdąży zareagować dostatecznie wcześnie na aktywność czynników wyzwalających, np. z powodu zbyt dużej zwłoki dozorowania układu dozorującego D1, to system antropotechniczny przechodzi do stanu zagrożenia Z2 i rozpoczyna się proces przedkatastroficzny. W stanie Z2 można jeszcze uniknąć katastrofy, jeśli działania interwencyjne są dostatecznie skuteczne. Aby to osiągnąć uruchamia się podsystem interwencyjny PI, którego działanie powinno przywrócić stan Z1. Zadaniem podsystemu PI jest, bowiem, zatrzymać lub przynajmniej spowolnić proces przedkatastroficzny. 152

153 Jeśli podsystem interwencyjny jest za słaby (tj. dysponuje zbyt małym potencjałem bezpieczności) lub nie zdąży zareagować dostatecznie wcześnie na działanie czynników wyzwalających i podtrzymujących proces przedkatastroficzny, np. z powodu zbyt dużej zwłoki dozorowania układu dozorującego D2, to system przechodzi do stanu niebezpieczeństwa N, w którym katastrofa jest nieunikniona, a następnie do stanu K, w którym realizuje się proces katastrofy. STB SZ G w B D2 Z1 D1 G o PO PI G h Z2 D3 N PR G r K2 K1 K K3 Rys.6.2. Struktura funkcjonalna systemu bezpieczności SAT Oznaczenia: STB stany bezpiecznościowe; SZ system zagrożeń; PO podsystem osłonowy; PI podsystem interwencyjny; PR podsystem ratunkowy; B stan bezpieczeństwa bezwarunkowego; Z1 stan bezpieczeństwa warunkowego; Z2 stan zagrożenia ( żółty alarm ); N stan niebezpieczeństwa ( czerwony alarm ); K stan katastrofy; K1, K2, K3 kolejne poziomy skutków stanu katastrofy (np. skutki lekkie, średnie, ciężkie); D1 układ dozorowania stanu bezpieczeństwa bezwarunkowego i warunkowego oraz generatora G w czynników wyzwalających proces przedkatastroficzny; G o generator czynników osłonowych; D2 układ dozorowania stanu bezpieczeństwa warunkowego i stanu zagrożenia; G h generator czynników hamujących proces przedkatastroficzny; D3 układ dozorowania stanu niebezpieczeństwa i stanu katastrofy; G r generator czynników ratunkowych ograniczających zakres (skutki) katastrofy. 153

154 Przejście do stanu N powinno uruchomić podsystem ratunkowy PR. Zadaniem tego podsystemu jest osłabienie (ograniczenie) skutków katastrofy. Skuteczność podsystemu ratunkowego w dużym stopniu zależy od dostatecznie wczesnego rozpoczęcia działań ratunkowych, a więc od zwłoki dozorowania układu dozorującego D3 wykrywającego nieuchronność katastrofy. Omawianą sytuację ilustruje w pewnym zakresie Rys.6.3. Przedstawia on w uproszczonej postaci zależność potencjalności podsystemów systemu bezpieczeństwa oraz potencjalności systemu zagrożenia od podstawowego argumentu funkcji bezpieczności, jakim jest dystans d b (nazywany także wielkością bazową). Dystansem d b jest najczęściej czas (np. czas do ewentualnej katastrofy) lub wielkość geometryczna (np. odległość do miejsca ewentualnej katastrofy). E pb STAN AKTYWNOŚCI CZYNNIKÓW OSŁONOWYCH STAN AKTYWNOŚCI CZYNNIKÓW HAMUJĄCYCH STAN AKTYWNOŚCI CZYNNIKÓW RATUNKOWYCH E pb-iiip E pb-pr Epb-SZ E pb-iip E pb-pi d b-d1 d b-d2 d b-d3 E pb-ip E pb-po d b d b-pz d b-po d b-pi d b-pr d b-k d b-n-po d b-n-pi Rys.6.3. Przykładowe zależności potencjalnościowo-dystansowe w systemie bezpieczności Oznaczenia: E pb potencjalność; d b dystans bezpiecznościowy; E pb-po potencjalność podsystemu osłonowego; E pb-pi potencjalność podsystemu interwencyjnego; E pb-pr potencjalność podsystemu ratunkowego; E pb-sz potencjalność systemu zagrożeń; d b-pz dystans pojawienia się zagrożenia; d b-po dystans uaktywnienia się podsystemu osłonowego; d b-n-po dystans niebezpieczeństwa w aspekcie potencjalności podsystemu osłonowego; d b-pi dystans uaktywnienia się podsystemu interwencyjnego; d b-n-pi dystans niebezpieczeństwa w aspekcie potencjalności podsystemu interwencyjnego; d b-pr dystans uaktywnienia się podsystemu ratunkowego; d b-k dystans do katastrofy; d b-d1 zwłoka dozorowania podsystemu osłonowego; d b-d2 zwłoka dozorowania podsystemu interwencyjnego; d b-d3 zwłoka dozorowania podsystemu ratunkowego. 154

155 Zauważmy, że w każdym z tych trzech, omówionych podsystemów systemu bezpieczeństwa istotną rolę odgrywają układy dozorujące. Organizacja procesu dozorowania ma istotne znaczenie dla bezpieczeństwa SAT. Wynika to, z co najmniej dwu powodów: zwłoka dozorowania może decydować o możliwości uniknięcia katastrofy; zwłoka dozorowania może determinować skutki katastrofy. Zauważmy, że charakterystyka schodkowa na Rys.6.3, przedstawia potencjalność systemu bezpieczeństwa, czyli potencjalność dysponowaną systemu bezpiecznościowego. Charakterystyka przedstawiająca potencjalność systemu zagrożeń jest równocześnie obrazem potencjalności wymaganej systemu bezpiecznościowego. Działanie systemu bezpieczeństwa ma oczywiście osłabiający wpływ na efektywność oddziaływania czynników zagrażających. Na Rys.6.3 przedstawiono to w postaci skokowego zmniejszania się potencjalności systemu zagrożeń w tych chwilach (przy tych wartościach dystansu bezpiecznościowego), w których uaktywniają się kolejne podsystemy systemu bezpieczeństwa Potencjałowe miary i kryteria zdatności bezpiecznościowej Przyjmijmy, że zasób energii, informacji i substancji, który może być użyty w systemie bezpieczeństwa w celu zlikwidowania lub przynajmniej zmniejszenia negatywnych skutków oddziaływania systemu zagrożeń na system antropotechniczny, nazywać będziemy bezpiecznościowym potencjałem dysponowanym F Pb-dys, lub krócej: potencjałem bezpieczeństwa F PB systemu bezpiecznościowego. Podobnie przyjmijmy, że zasób energii, informacji i substancji, który musi być użyty w systemie bezpieczeństwa w celu zlikwidowania negatywnych skutków oddziaływania systemu zagrożeń na system antropotechniczny, nazywać będziemy bezpiecznościowym potencjałem wymaganym F Pb-wym, lub krócej: potencjałem niebezpieczeństwa F PN systemu bezpiecznościowego. Zauważmy, że na bezpiecznościowy potencjał dysponowany składają się bezpiecznościowe potencjały podsystemów zadaniowych systemu bezpieczeństwa tj. podsystemów: osłonowego, interwencyjnego i ratunkowego. Można zatem jak się wydaje mówić o trzech poziomach bezpieczeństwa SAT: pierwszy poziom bezpieczeństwa (bezpieczeństwo bezwzględne); miarą tego bezpieczeństwa może być akceptowalna wartość prawdopodobieństwa skutecznej deaktywacji, przez podsystem osłonowy, czynników wyzwalających proces przedkatastroficzny (tj. czynników generowanych przez system zagrożeń); drugi poziom bezpieczeństwa (bezpieczeństwo względne); miarą tego bezpieczeństwa może być akceptowalna wartość prawdopodobieństwa skutecznego działania podsystemu interwencyjnego (tj. przerwania procesu przedkatastroficznego); trzeci poziom bezpieczeństwa (bezpieczeństwo ograniczone); miarą tego bezpieczeństwa może być akceptowalna wartość prawdopodobieństwa skutecznego działania podsystemu ratunkowego (tj. ograniczenia skutków katastrofy do akceptowalnego rozmiaru). Stan bezpieczeństwa systemu antropotechnicznego można jak łatwo zauważyć - oceniać ogólnie (jako wypadkowy rezultat działania wszystkich podsystemów bezpie- 155

156 czeństwa) lub szczegółowo (z rozbiciem na poszczególne poziomy bezpieczeństwa i poszczególne podsystemy bezpieczeństwa). Dokładniejszą analizę tego zagadnienia, a w konsekwencji syntezę kryteriów i miar bezpiecznościowych SAT, można przeprowadzić w sposób analogiczny do przedstawionego w Rozdziałach 2 i 3. Dalsze rozważania są temu poświęcone. Miarą chwilowych możliwości bezpiecznościowych systemu jest potencjalność bezpiecznościowa E pb (por. (3.1)): d f L d Epb b p b b (6.1) gdzie: Lb db lbi db ; i 1,..., I ; zbiór wielkości opisujących stan systemu w aspekcie bezpiecznościowym; d b wielkość bazowa bezpieczności; dystans bezpiecznościowy (np. czas lub odległość) od którego zależy m. in. wartość wielkości opisujących, a w konsekwencji wartość potencjalności bezpiecznościowej. Potencjalność bezpiecznościowa może mieć postać np. siły, mocy, prędkości, temperatury. Aprioryczne kryterium chwilowej zdatności bezpiecznościowej systemu ma w tym przypadku - postać (por. (3.2)): E d E d (6.2) gdzie: pb-dys b 156 pb-wym E pb-dys (d b ) potencjalność bezpiecznościowa dysponowana dla dystansu d b ; E pb-wym (d b ) potencjalność bezpiecznościowa wymagana dla dystansu d b. Zapis ten oznacza, że jeśli dla określonej wartości dystansu d b, potencjalność dysponowana jest nie mniejsza od potencjalności wymaganej, to system dla tej wartości d b jest bezpiecznościowo zdatny. W praktyce, dla wielu typów obiektów, wymaga się, by jednym z atrybutów stanu zdatności bezpiecznościowej (podobnie jak stanu zdatności użytkowej) było zawieranie się potencjalności bezpiecznościowej w określonym przedziale wartości dopuszczalnych: Epb db Epb-d d b (6.3) gdzie: E pb-d (d b ) = [E pb-d-min (d b ), E pb-d-max (d b )] przedział dopuszczalnych wartości potencjalności bezpiecznościowej; E pb-d-min (d b ) dopuszczalna, minimalna wartość potencjalności dla wartości d b ; E pb-d-max (d b ) dopuszczalna, maksymalna wartość potencjalności dla wartości d b. Przedział dopuszczalnych wartości potencjalności bezpiecznościowej jest zdeterminowany m. in. właściwościami obiektu, rodzajem realizowanego zadania, warunkami realizacji zadania, wymaganiami bezpiecznościowymi. Jest to zatem przedział o szerokości relatywnej. W takiej sytuacji kryterium (6.2) przyjmuje jedną z następujących postaci (por. (3.4)): b

157 z Epbdysdb Epbwymdb E b db E b db d b D b E pbdys d b E pbd d b E pbwym d b E pbdmax d b (6.4) lub z Epbdysd b Epbwymdb E b d b E b d b d b D b E pbdys d b E pbd d b E pbwym d b E pbdmax d b (6.5) gdzie: D b = [0, d b-x ] dowolny ale zawierający się w przedziale obserwowanym, przedział dystansu d b ; d b-x d b-obs ; D b-obs = [0, d b-obs ] obserwowany przedział dystansu d b ; np. przedział czasowy lub przestrzenny, w którym może zaistnieć katastrofa. Zapis (6.4) interpretuje się następująco: jeśli choćby dla jednej wartości d b, w rozpatrywanym przedziale D b, potencjalność bezpiecznościowa dysponowana, należąca do przedziału potencjalności bezpiecznościowej dopuszczalnej, jest nie mniejsza od potencjalności bezpiecznościowej wymaganej, to stan bezpiecznościowy systemu, dla tej wartości d b, jest stanem zdatności bezpiecznościowej. Kryterium to jak łatwo zauważyć - odnosi się do przypadku systemu, który może być chwilowo bezpiecznościowo niezdatny. Interpretacja zapisu (6.5) jest następująca: jeśli dla wszystkich wartości d b w rozpatrywanym przedziale D b, potencjalność bezpiecznościowa dysponowana, należąca do przedziału potencjalności bezpiecznościowej dopuszczalnej, jest nie mniejsza od potencjalności bezpiecznościowej wymaganej, to stan bezpiecznościowy systemu dla tych wartości d b, jest stanem zdatności bezpiecznościowej. Kryterium to odnosi się do przypadku systemu, który musi być bezpiecznościowo zdatny w całym przedziale D b. Przedziałową miarą możliwości bezpiecznościowych systemu (w przedziale dystansu D b ), jest potencjał bezpiecznościowy (por. (3.6)): F Pb Db Epb d b dd (6.6) b D b Aprioryczne kryterium przedziałowej zdatności bezpiecznościowej systemu ma analogicznie jak kryterium zdatności chwilowej i zgodnie z wyrażeniem (3.7) - postać nierówności: F D F D (6.7) Pb-dys b Pb-wym b gdzie: F Pb-dys (D b ) potencjał bezpiecznościowy dysponowany w przedziale D b ; 157

158 F Pb-wym (D b ) potencjał bezpiecznościowy wymagany w przedziale D b. Zapis ten mówi, że jeśli potencjał bezpiecznościowy dysponowany w przedziale dystansu D b, jest nie mniejszy od potencjału bezpiecznościowego wymaganego w tym przedziale, to system jest w tym przedziale bezpiecznościowo zdatny. W przypadkach, w których potencjał powinien zawierać się w określonym, dopuszczalnym przedziale wartości (6.8) kryterium (6.7) przyjmuje postacie jak (6.9) i (6.10). F Pb D b F Pb-d D b (6.8) gdzie: F Pb-d (D b ) = [F Pb-d-min (D b ), F Pb-d-max (D b )] przedział dopuszczalnych wartości potencjału bezpieczności; F Pb-d-min (D b ) dopuszczalna, minimalna wartość potencjału bezpieczności w przedziale dystansu D b ; F Pb-d-max (D b ) dopuszczalna, maksymalna wartość potencjału bezpieczności w przedziale dystansu D b. z FPbdysDb FPb wym Db E b Db E b Db Db Dbobs FPbdysDb FPbd Db FPbwymDb FPbdmax Db (6.9) lub z FPbdysDb FPb wym Db E b Db E b Db Db Dbobs FPbdysDb FPbd Db FPbwymDb FPbdmax Db (6.10) gdzie: D b = [0, d b-x ] dowolny ale zwierający się w przedziale obserwowanym, przedział dystansu 2 d b ; d b-x d b-obs ; D b-obs = [0, d b-obs ] obserwowany przedział dystansu d b ; np. przedział czasowy lub przestrzenny, w którym może zaistnieć katastrofa. Kryterium (6.9) oznacza, że jeśli choćby dla jednego przedziału D b, zawierającego się w przedziale obserwowanym D b-obs, potencjał bezpiecznościowy dysponowany, należący do przedziału potencjału bezpiecznościowego dopuszczalnego, jest nie mniejszy od potencjału bezpiecznościowego wymaganego, to stan systemu dla tego przedziału D b jest stanem zdatności bezpiecznościowej. Kryterium to jak widać - odnosi się do przypadku systemu, który może być bezpiecznościowo niezdatny w przedziale obserwowanym D b-obs. 2 W przytoczonych rozważaniach założono, że wszystkie dystanse bezpiecznościowe mają początki w tym samym punkcie tj. w początku układu współrzędnych. 158

159 Interpretacja zapisu (6.10) jest następująca: jeśli dla jakiegokolwiek przedziału D b, należącego do przedziału obserwowanego D b-obs, potencjał bezpiecznościowy dysponowany, należący do przedziału potencjału dopuszczalnego, jest nie mniejszy od potencjału bezpiecznościowego wymaganego, to stan systemu w przedziale obserwowanym dystansu D b-obs jest stanem zdatności bezpiecznościowej. Kryterium to odnosi się do przypadku systemu, który jest bezpiecznościowo zdatny w całym przedziale obserwowanym D b-obs. Graficzną interpretację kryteriów przedziałowej zdatności bezpiecznościowej systemu przedstawia Rys.6.4. Prognozowane trajektorie potencjałów bezpiecznościowych, pokazane na tym rysunku, odpowiadają sytuacji niezdeterminowanego (nieokreślonego) dystansu do katastrofy. Założono, przy tym, że obserwator sytuacji bezpiecznościowej jest nieruchomy i znajduje się w punkcie początkowym układu współrzędnych. Czynnik wyzwalający proces przedkatastroficzny pojawia się losowo na dowolnym dystansie d b-pz. Zauważmy, że stan bezpiecznościowy systemu zależy nie tylko od potencjału bezpiecznościowego dysponowanego F Pb-dys, ale także od potencjału bezpiecznościowego wymaganego F Pb-wym i od dystansu d b-pz potencjalnego (ewentualnego) zagrożenia katastrofą. Wszystkie te elementy składają się na tzw. sytuację bezpiecznościową systemu. Dla sytuacji bezpiecznościowej przedstawionej na Rys.6.4 można sformułować następujące spostrzeżenia: d b > d b-pz stan systemu jest stanem bezpieczeństwa bezwarunkowego gdyż brak jest czynnika wyzwalającego proces przedkatastroficzny, a ponadto zachodzi przypadek: FPb wym 0; FPbdys 0 (6.11) d b-b d b d b-pz stan systemu jest stanem bezpieczeństwa warunkowego gdyż pomimo istnienia czynnika wyzwalającego proces przedkatastroficzny, spełnione jest kryterium (6.9) oraz zachodzi przypadek: FPb wym 0; FPb dys 0; FPb dys F Pb wym 0 (6.12) i różnica tych potencjałów jest stała lub rośnie; d b-n-dys d b < d b-b stan systemu jest stanem zagrożenia gdyż pomimo, że spełnione jest kryterium (6.9) zachodzi przypadek: FPb wym 0; FPb dys 0; FPb dys F Pb wym 0 (6.13) ale różnica tych potencjałów maleje; 0 < d b < d b-n-dys stan systemu jest stanem niebezpieczeństwa gdyż nie jest spełnione kryterium (6.9) a ponadto zachodzi przypadek: FPb wym 0; FPb dys 0; FPb wym F Pb dys 0 (6.14) i różnica tych potencjałów jest stała lub rośnie; d b = 0 stan systemu jest stanem katastrofy gdyż nie jest spełnione kryterium (6.9) a ponadto zachodzi przypadek: FPb wym 0; FPbdys 0 (6.15) 159

160 F Pb N Z2 Z1 B E b F Pb-os-max F Pb-os-max-pz F Pb-d-max-pz F Pb-d-max F Pb-dys F Pb-dys-pz F Pb-wym F Pb-rz F Pb-rz-pz F Pb-d-min F Pb-d-min-pz F Pb-os-min-pz F Pb-os-min d b 0 d d b-n-os b-n-rz db-b d b-obs d b-n-d d b-pz d b-n-dys 0 D b-n-os D b-n-rz Db-B D b-obs D b D b-n-d D b-pz D b-n-dys Rys.6.4. Graficzna interpretacja przedziałowego kryterium (6.9) zdatności bezpiecznościowej systemu antropotechnicznego dla przypadku niezdeterminowanego dystansu do katastrofy Oznaczenia: d b wielkość bazowa bezpieczności; dystans bezpiecznościowy (np. czasowy lub przestrzenny); d b-obs dystans obserwacji sytuacji bezpiecznościowej; d b-pz dystans potencjalnego (ewentualnego) zagrożenia katastrofą; dystans, poniżej którego występuje zagrożenie bezpieczeństwa; d b-b dystans graniczny bezpieczeństwa; dystans, powyżej którego stan systemu jest stanem przynajmniej względnie bezpiecznym; d b-n-rz dystans niebezpieczeństwa w aspekcie realizowanego potencjału bezpiecznościowego; d b- N-dys dystans niebezpieczeństwa w aspekcie dysponowanego potencjału bezpiecznościowego; dystans, poniżej którego stan systemu jest stanem niebezpiecznym; d b-n-d dystans niebezpieczeństwa w aspekcie dopuszczalnego potencjału bezpiecznościowego; d b-n-os dystans niebezpieczeństwa w aspekcie osiągalnego potencjału bezpiecznościowego; F Pb potencjał bezpiecznościowy systemu; F, Pb F trajektorie potencjału osiągalnego, maksymalnego i minimalnego; F, osmax Pb osmin Pb dmax F trajektorie potencjału dopuszczalnego, maksymalnego i minimalnego; trajektoria potencjału Pb dmin dysponowa- 160 FPb dys

161 nego; FPb trajektoria potencjału wymaganego; wym Pb rz F, Pb F osmaxpz Pb os pz F trajektoria potencjału realizowanego; wartości oczekiwane potencjału osiągalnego, min maksymalnego i minimalnego, odpowiadające dystansowi d b-pz ;, FPb FPb dmax pz wartości oczekiwane potencjału dopuszczalnego, maksymalnego i mini- dmin pz malnego, odpowiadające dystansowi d b-pz ; dysponowanego, odpowiadająca dystansowi d b-pz ; FPb dyspz FPb wartość oczekiwana potencjału rzpz wartość oczekiwana potencjału realizowanego, odpowiadająca dystansowi d b-pz ; E b stan bezpiecznościowy systemu; B przedział stanu bezpieczeństwa bezwarunkowego; Z1 przedział stanu bezpieczeństwa warunkowego; Z2 przedział stanu zagrożenia; N przedział stanu niebezpieczeństwa. Zauważmy, że potencjały bezpiecznościowe jako wielkości przedziałowe muszą być wyznaczane dla określonych przedziałów dystansu D b. Przedziałami tymi mogą być np.: D b-obs = [0, d b-obs ] przedział obserwacji sytuacji bezpiecznościowej; D b-pz = [0, d b-pz ] przedział potencjalnego zagrożenia (np. czas do uszkodzenia zagrażającego katastrofą, odległość do przeszkody); przedział, w którym na ogół wystarczy działanie podsystemu osłonowego by do katastrofy nie doszło; D b-b = [0, d b-b ] przedział rzeczywistego zagrożenia; przedział, w którym w celu uniknięcia katastrofy musi działać podsystem interwencyjny systemu bezpieczeństwa; D b-n-dys = [0, d b-n-dys ] przedział niebezpieczeństwa; przedział, w którym katastrofa jest nieunikniona z powodu zbyt małego dysponowanego potencjału bezpieczności; w celu ograniczenia skutków katastrofy musi działać nie tylko podsystem interwencyjny ale także przynajmniej w pewnym zakresie podsystem ratunkowy systemu bezpieczeństwa; D b = [0, d b-x ] dowolny przedział dystansu zwierający się w przedziale obserwacji. Warto jeszcze zauważyć, że dystans d b-pz jest na ogół zmienną losową. Wynika to z zależności tej wielkości od czynników wyzwalających proces przedkatastroficzny. Czas, miejsce i intensywność pojawiania się tych czynników ma przeważnie charakter losowy. Prognozowane trajektorie potencjałów bezpiecznościowych, dla przypadku zdeterminowanego (określonego) dystansu do katastrofy, przedstawia Rys.6.5. Czynnik wyzwalający proces przedkatastroficzny (np. przeszkoda przed pojazdem drogowym) znajduje się w punkcie d b-k. Punkt ten jest miejscem ewentualnej katastrofy. Obserwator sytuacji bezpiecznościowej porusza się wraz z obiektem SAT wzdłuż osi d b, w kierunku punktu d b-k. W miarę zmniejszania się przedziału dystansu dzielącego obiekt od punktu d b-k, zmienia się stan bezpiecznościowy systemu od stanu bezpieczeństwa bezwarunkowego do stanu katastrofy. Poszczególnym wartościom dystansu d b odpowiadają coraz to nowe, malejące, wartości bezpiecznościowego potencjału dysponowanego 161

162 F Pb-dys (czyli dysponowanego potencjału bezpieczeństwa systemu F PB ) oraz bezpiecznościowego potencjału wymaganego F Pb-wym (czyli istniejącego potencjału niebezpieczeństwa systemu F PN ). Zmniejszanie się potencjału niebezpieczeństwa jest skutkiem działania kolejnych podsystemów systemu bezpieczeństwa. Ostateczny efekt tego działania jest zależny nie tylko od potencjalności poszczególnych podsystemów, lecz także od właściwości procesu dozorowania realizowanego w SAT. Właściwości tego procesu reprezentowane są na rysunku, przykładowo, przez opóźnienia Δd d. Łatwo zauważyć, że zmniejszanie opóźnień w działaniu czynników systemu bezpieczeństwa zwiększa szanse na uniknięcie katastrofy, a w przypadku gdy do katastrofy dochodzi, łagodzi jej skutki (o skutkach katastrofy decyduje m. in. wartość potencjału niebezpieczeństwa na dystansie d b-k ). F Pb STAN AKTYWNOŚCI CZYNNIKÓW OSŁONOWYCH STAN AKTYWNOŚCI CZYNNIKÓW HAMUJĄCYCH F Pb-wym F Pb-dys STAN AKTYWNOŚCI CZYNNIKÓW RATUNKOWYCH d b-d1 d b-d2 d b-d3 F Pb (d b-k ) d b d b-pz d d b-b b-po d d b-n b-pi d b-pr d b-k STAN B STAN Z1 STAN Z2 STAN N STAN K Rys.6.5. Przykład trajektorii potencjałowych systemu bezpiecznościowego w przypadku zdeterminowanego dystansu do ewentualnej katastrofy. Oznaczenia: d b dystans bezpiecznościowy; d b-pz dystans potencjalnego zagrożenia katastrofą; d b-b dystans graniczny bezpieczeństwa; d b-n dystans niebezpieczeństwa; d b- K dystans do katastrofy; d b-po dystans uaktywnienia się czynników osłonowych; d b-pi dystans uaktywnienia się czynników hamujących; d b-pr dystans uaktywnienia się czynników ratunkowych; F Pb potencjał bezpiecznościowy systemu; F Pb-dys potencjał bezpiecznościowy dysponowany; F Pb-wym potencjał bezpiecznościowy wymagany; ΔF Pb nadwyżka potencjału wymaganego nad potencjałem dysponowanym; Δd b-d1 zwłoka dozorowania podsystemu osłonowego; Δd b-d2 zwłoka dozorowania podsystemu interwencyjnego; Δd b-d3 zwłoka dozorowania podsystemu ratunkowego. 162

163 6.4. Funkcjonał potencjału bezpiecznościowego i jego trajektorie Potencjał bezpiecznościowy systemu antropotechnicznego, podobnie jak potencjał użytkowy [67], może być traktowany jako funkcjonał o następującej postaci ogólnej (por. (3.21)): FPb Db fpbdb; Lbdb0, Epb dmin, Epbdmax, f Kb, b, b (6.16) gdzie: l d l k d k d 2... k d νi bi b bi,0 bi,1 b bi,2 b bi,ν ; i 1,...,I i b (6.17) ogólna postać wielomianu wielkości opisującej bezpieczność (por. (3.11)); Lbd b lbid b ; i 1,2,..., I zbiór wielkości opisujących bezpieczność systemu (por. (1.9)); L b (d b0 ) zbiór początkowych wartości wielkości opisujących bezpieczność (tj. dla d b0 = 0); K b k b1, k b2,..., k b zbiór współczynników wielomianów wielkości opisujących bezpieczność; f(k b ) funkcja zbioru współczynników wielomianów wielkości opisujących bezpieczność; f kbf k b1, kb2...,, kb -wymiarowy rozkład współczynników wielomianów wielkości opisujących bezpieczność (por. (3.12)); liczba współczynników wielomianów wielkości opisujących bezpieczność (por. (3.13)); E pb-d-min minimalna, dopuszczalna potencjalność bezpiecznościowa (por. (3.14)); E pb-d-max maksymalna, dopuszczalna potencjalność bezpiecznościowa (por. (3.15)); b dystans, przy którym w wyniku losowego uszkodzenia lub niewydolności systemu bezpieczeństwa potencjalność bezpiecznościowa wykracza poza dopuszczalny przedział (np. spada poniżej E pb-d-min ); b dystans, przy którym w wyniku zużyciowo-starzeniowego uszkodzenia lub niewydolności systemu bezpieczeństwa potencjalność bezpiecznościowa wykracza poza dopuszczalny przedział (np. spada poniżej E pb-d-min ). Zauważmy, że nawet przy zdeterminowanym zbiorze wartości początkowych L b (d b0 ), oraz zdeterminowanym przedziale dystansu D b, współczynniki wielomianów wielkości opisujących bezpieczność są zmiennymi losowymi i znany może być jedynie ich rozkład f kb. Także dystans b jest zmienną losową. Ze względu na losowy charakter potencjału bezpiecznościowego, uzasadnione jest posługiwanie się probabilistycznymi charakterystykami tej wielkości, jak np. wartością oczekiwaną. Wartość oczekiwana bezpiecznościowego potencjału SAT z pełną akumulacją efektu, ma w myśl dotychczasowych rozważań ogólną postać: FPb D F D ; L d, E, E, f, gθ, τ b b b b b0 pbdmin pbdmax kb b b (6.18) 163

164 gdzie: g( b ) rozkład dystansu b. Szczegółowe postacie funkcjonału potencjału bezpiecznościowego można otrzymać postępując zgodnie z opisem, dotyczącym potencjału użytkowego, zawartym w Rozdziale 3 (patrz ( ) i ( )). Wyrażenie (6.18) może stanowić punkt wyjścia do wyznaczenia trajektorii potencjałowo-bezpiecznościowych, tj. graficznych obrazów funkcji F Pb (D b ). Podobnie jak w przypadku trajektorii potencjałowo-użytkowych (patrz pkt. 3.4) wyróżnijmy kilka charakterystycznych trajektorii potencjałowo-bezpiecznościowych SAT. 1. Trajektoria potencjałowa SAT wyposażonego w system bezpieczeństwa: - nie uszkadzający się losowo; - nie ulegający zmianom zużyciowo-starzeniowym; - o potencjalności bezpiecznościowej równej wartości oczekiwanej, maksymalnej potencjalności osiągalnej, czyli: Epbdb Epb db dla d os b D max b (6.19) Jest to trajektoria bezpiecznościowa maksymalna, idealizowana, ze zbioru trajektorii osiągalnych. Nazwijmy ją trajektorią osiągalną maksymalną systemu bezpieczeństwa SAT. Opisuje ją wyrażenie: FPb os Db Epb d os b dd (6.20) max max b przy czym: D b D b-obs. Przykładem tej trajektorii jest prosta F D D b na Rys.6.4. Pb osmax b 2. Trajektoria potencjałowa SAT wyposażonego w system bezpieczeństwa: - uszkadzający się losowo z maksymalnie dopuszczalną i stałą intensywnością uszkodzeń; - ulegający maksymalnie dopuszczalnym zmianom zużyciowo-starzeniowym; - o potencjalności bezpiecznościowej równej wartości oczekiwanej, minimalnej potencjalności osiągalnej, czyli: Epbdb Epb db dla d os b D min b (6.21) Jest to trajektoria bezpiecznościowa minimalna, ze zbioru trajektorii osiągalnych. Nazwijmy ją trajektorią osiągalną minimalną systemu bezpieczeństwa SAT. Opisuje ją wyrażenie: gdzie: R(D b ; b-max ) funkcja niezawodności systemu bezpieczeństwa; b-max maksymalna, dopuszczalna intensywność uszkodzeń systemu bezpieczeństwa. FPb os min Db RDb; λb-max Epb db dd (6.22) b 164 D b osmin Przykładem tej trajektorii jest krzywa F D na Rys.6.4. Pb osmin b

165 3. Trajektoria potencjałowa SAT wyposażonego w system bezpieczeństwa: - nie uszkadzający się losowo; - nie ulegający zmianom zużyciowo-starzeniowym; - o potencjalności bezpiecznościowej równej wartości oczekiwanej, maksymalnej potencjalności dopuszczalnej, czyli: Epbdb Epb db dla d d b D max b (6.23) Jest to trajektoria bezpiecznościowa maksymalna, idealizowana, ze zbioru trajektorii dopuszczalnych. Nazwijmy ją trajektorią dopuszczalną maksymalną systemu bezpieczeństwa SAT. Opisuje ją wyrażenie: FPb dmax D E d dd b D b pb dmax Przykładem tej trajektorii jest prosta F D 165 b Pb dmax b na Rys.6.4. b (6.24) 4. Trajektoria potencjałowa SAT wyposażonego w system bezpieczeństwa: - uszkadzający się losowo z maksymalnie dopuszczalną i stałą intensywnością uszkodzeń; - ulegający maksymalnie dopuszczalnym zmianom zużyciowo-starzeniowym; - o potencjalności bezpiecznościowej równej wartości oczekiwanej, minimalnej potencjalności dopuszczalnej, czyli: Epbdb Epb db dla d d b D min b (6.25) Jest to trajektoria bezpiecznościowa minimalna, ze zbioru trajektorii dopuszczalnych. Nazwijmy ją trajektorią dopuszczalną minimalną systemu bezpieczeństwa SAT. Opisuje ją wyrażenie: FPb d min Db RDb; λb-max Epb db dd (6.26) b D b dmin Przykładem tej trajektorii jest krzywa F D Pb dmin b na Rys Trajektoria potencjałowa SAT wyposażonego w system bezpieczeństwa: - podlegający losowym uszkodzeniom z rzeczywistą intensywnością; - ulegający rzeczywistym zmianom zużyciowo-starzeniowym; - o potencjalności bezpiecznościowej równej wartości oczekiwanej potencjalności dysponowanej E pb-dys (d b ). Trajektoria ta jest obrazem zmian dysponowanego potencjału bezpiecznościowego systemu bezpieczeństwa realnego SAT. Opisuje ją wyrażenie (6.13). F D na Rys.6.4. Przykładem tej trajektorii jest krzywa 6. Trajektoria potencjałowa SAT wyposażonego w system bezpieczeństwa: - podlegający losowym uszkodzeniom z rzeczywistą intensywnością; - ulegający rzeczywistym zmianom zużyciowo-starzeniowym; - o potencjalności bezpiecznościowej równej wartości oczekiwanej potencjalności realizowanej E pb-rz (d b ). Pb dys b

166 Trajektoria ta jest obrazem zmian realizowanego potencjału bezpiecznościowego systemu bezpieczeństwa realnego SAT. Opisuje ją wyrażenie (6.13). F D na Rys.6.4. Przykładem tej trajektorii jest krzywa 7. Trajektoria potencjałowa będąca obrazem wymaganego potencjału bezpiecznościowego systemu bezpieczeństwa SAT. Trajektoria ta na ogół nie zależy od przedziału D b i ma postać prostej D, np. takiej jak pokazana na Rys.6.4. FPb wym b 6.5. Wnioskowanie użytkowo-bezpiecznościowe w oparciu o trajektorie potencjałowe Przebieg trajektorii potencjałowo-bezpiecznościowych systemu antropotechnicznego umożliwia syntezę szeregu prognostycznych wniosków dotyczących m. in.: wymaganych w aspekcie bezpiecznościowym właściwości operatora i obiektu, sposobu sterowania obiektem z uwzględnieniem wymagań bezpiecznościowych, dopuszczalnej bezpiecznościowo intensywności realizacji zadania użytkowego, oczekiwanych skutków ewentualnej katastrofy. Przeanalizujmy dla przykładu - sytuację przedstawioną na Rys.6.4. Z pokazanego na rysunku układu trajektorii potencjałowych wynikają co najmniej wymienione poniżej spostrzeżenia i wnioski. Istnieją takie wartości dystansu db d b obs, dla których: - trajektorie F i Pb F potencjału bezpiecznościowego dopuszczalnego dmax Pb dmin zawierają się w pomiędzy trajektoriami F i F potencjału bezpiecznościowego osiągalnego; Pb osmax Pb osmin - trajektoria potencjału bezpiecznościowego dysponowanego zawiera się Pb rz b FPb dys pomiędzy trajektoriami F i F potencjału bezpiecznościowego dopuszczalnego; Pb dmax Pb dmin - trajektoria potencjału bezpiecznościowego dysponowanego FPb przebiega powyżej trajektorii potencjału bezpiecznościowego wymaganego F dys. Pb wym Wniosek 1. System może być bezpiecznościowo zdatny. Dla dystansu db d b N dys system spełnia kryterium zdatności bezpiecznościowej, czyli jest bezpiecznościowo zdatny. Oznacza to, że czynniki wyzwalające proces przedkatastroficzny pojawiające się na dystansach d b d b nie powinny doprowadzić do katastrofy (dzięki działaniu podsystemu osłonowego i podsystemu N dys interwencyjnego). Odcięta punktu przecięcia trajektorii bezpiecznościowego potencjału dyspono-, z trajektorią bezpiecznościowego potencjału wymaganego, wy- wanego FPb dys FPb wym 166

167 znacza dystans Db N, poniżej którego stan systemu jest stanem niebezpiecznym - w dys aspekcie dysponowanego potencjału bezpiecznościowego. Wniosek 2. Realizacja zadań eksploatacyjnych, podczas których mogą pojawiać się czynniki wyzwalające proces przedkatastroficzny na dystansach: d b d b N dys jest dopuszczalna ze względu na to, że dysponowany potencjał bezpiecznościowy systemu dla tych dystansów, jest nie mniejszy od potencjału bezpiecznościowego wymaganego. Realizacja zadań eksploatacyjnych, podczas których mogą pojawiać się czynniki wyzwalające proces przedkatastroficzny na dystansach: 0 d b d b Ndys jest niedopuszczalna ze względu na to, że dysponowany potencjał bezpiecznościowy systemu dla tych dystansów, jest mniejszy od potencjału bezpiecznościowego wymaganego. Odcięta punktu przecięcia trajektorii bezpiecznościowego potencjału realizowanego FPb rz, z trajektorią bezpiecznościowego potencjału wymaganego FPb, wyznacza dystans Db N wym, poniżej którego stan systemu jest stanem niebezpiecznym - w rz aspekcie realizowanego potencjału bezpiecznościowego. Wniosek 3. Realizacja zadań eksploatacyjnych, podczas których mogą pojawiać się czynniki wyzwalające proces przedkatastroficzny na dystansach: d b d b Nrz jest dopuszczalna ze względu na to, że realizowany potencjał bezpiecznościowy systemu dla tych dystansów, jest nie mniejszy od potencjału bezpiecznościowego wymaganego. Wniosek 4. Różnica dystansów: dbn rz dbndys dbrzdys (6.27) może być traktowana jako względna miara wykorzystania potencjału podsystemu interwencyjnego (względem wartości dysponowanej potencjału). Im różnica ta jest mniejsza, tym wykorzystanie możliwości podsystemu interwencyjnego jest większe. i potencjału wymagane- Wniosek 5. Różnica wartości potencjału dysponowanego go FPb dla przedziału wym Db pz czyli: FPb dys FPb dyspz FPbwym FPb Dbpz (6.28) może być traktowana jako względna miara skuteczności podsystemu osłonowego i interwencyjnego (względem czynnika wyzwalającego na dystansie d b-pz )., z trajektorią FPb dmax Odcięta punktu przecięcia trajektorii potencjału wymaganego FPb wym potencjału dopuszczalnego maksymalnego, wyznacza dystans Db N d, poni- 167

168 żej którego stan systemu jest stanem niebezpiecznym - w aspekcie dopuszczalnego potencjału bezpiecznościowego. Wniosek 6. Realizacja zadań eksploatacyjnych, podczas których mogą pojawiać się czynniki wyzwalające proces przedkatastroficzny na dystansach: d b d b N d jest niedopuszczalna ze względu na to, że dopuszczalny potencjał bezpiecznościowy systemu dla tych dystansów, jest mniejszy od potencjału bezpiecznościowego wymaganego. System jest bezpiecznościowo niezdatny w przedziale Db Nd. Zmiana stanu w tym przedziale możliwa tylko poprzez zwiększenie potencjału dysponowanego jest niedopuszczalna ze względów m. in. konstrukcyjnych, medycznych, ekonomicznych. Odcięta punktu przecięcia trajektorii potencjału wymaganego F, z trajektorią FPb potencjału osiągalnego maksymalnego, wyznacza dystans Pb wym osmax Db Nos, poniżej którego stan systemu jest stanem niebezpieczeństwa - w aspekcie osiągalnego potencjału bezpiecznościowego. Wniosek 7. Realizacja zadań eksploatacyjnych, podczas których mogą pojawiać się czynniki wyzwalające proces przedkatastroficzny na dystansach: d b d b Nos jest niedopuszczalna ze względu na to, że osiągalny potencjał bezpiecznościowy systemu dla tych dystansów, jest mniejszy od potencjału bezpiecznościowego wymaganego. System jest bezpiecznościowo niezdatny w przedziale Db Nos i nie ma fizycznych możliwościami by stan ten zmienić. Zakres pokrywania się przedziału wartości bezpiecznościowego potencjału dopuszczalnego z przedziałem wartości bezpiecznościowego potencjału osiągalnego, świadczy o dopasowaniu systemu bezpieczeństwa do możliwości systemu antropotechnicznego. Miarą tego dopasowania może być tzw. potencjałowo-bezpiecznościowy wskaźnik W D osiągalności bezpieczności dopuszczalnej b pz : Pb osd A1 B W Pb os d D bpz C D gdzie: A1 min FPb osmax D bpz, FPb dmax D bpz B1 max FPb osmin D bpz, FPb dmin D bpz C1 FPb d D bpz D1 FPb dmin Dbpz max D bpz 0, dbpz (6.29) Zauważmy, że: W D, 1, przy czym: Pb os d b pz 168

169 - W D Pb osd bpz = 1 gdy przedział wartości potencjału dopuszczalnego zawiera się całkowicie w przedziale wartości potencjału osiągalnego; oznacza to pełną zgodność systemów w zakresie tych potencjałów; potencjał bezpiecznościowy dopuszczalny jest w pełni osiągalny; - 0 WPb D b pz < 1 gdy przedział wartości potencjału dopuszczalnego częściowo osd pokrywa się z przedziałem wartości potencjału osiągalnego; oznacza to niepełną zgodność systemów w zakresie tych potencjałów; potencjał bezpiecznościowy dopuszczalny nie jest w pełni osiągalny; - WPb D b pz < 0 gdy przedział wartości potencjału dopuszczalnego nie pokrywa osd się z przedziałem wartości potencjału osiągalnego; oznacza to brak zgodności systemów w zakresie tych potencjałów; potencjał bezpiecznościowy dopuszczalny nie jest osiągalny. Wniosek 8. Im lepsze są właściwości użytkowe systemu bezpieczeństwa (zwłaszcza podsystemu interwencyjnego) oraz lepsze dopasowanie tego systemu do systemu antropotechnicznego (a zwłaszcza do pary antropotechnicznej), tym wskaźnik osiągalności bezpieczności dopuszczalnej ma wartość bliższą jedności. Działania decydenta systemu antropotechnicznego polegające np. na doborze pary antropotechnicznej lub jej elementów do przewidywanych zadań i na doborze warunków realizacji zadań z uwzględnieniem wymagań bezpiecznościowych powinny skutkować maksymalizacją wartości wskaźnika W D. Pbosd bpz Zawieranie się wartości bezpiecznościowego potencjału dysponowanego w przedziale wartości bezpiecznościowego potencjału dopuszczalnego świadczy o dopasowaniu systemu antropotechnicznego i systemu bezpieczeństwa. Miarą tego dopasowania może być tzw. potencjałowo-bezpiecznościowy wskaźnik dyspozycyjności do bezpieczności W D : dopuszczalnej gdzie: Pbdysd bpz W Pbdysd Dbpz A 2 FPb dys Dbpz. A2 D1 C1 D1 (6.30) - 0 Pb dysd bpz Zauważmy, że: W D,, przy czym: Pb dys d b pz - WPb D b pz > 1 gdy potencjał dysponowany jest większy od maksymalnego dysd potencjału dopuszczalnego; może to być przyczyną zwiększonej intensywności zużywania elementów systemu antropotechnicznego, może być źródłem nadmiernych kosztów eksploatacji systemu bezpieczeństwa, a nawet może być powodem całkowitej destrukcji struktury systemu antropotechnicznego; system bezpieczeństwa jest niezdatny; W D 1 gdy wartość potencjału dysponowanego zawiera się w przedziale wartości potencjału dopuszczalnego; oznacza to, że system bezpieczeństwa jest zdatny do zapobieżenia katastrofie (przynajmniej w niektórych przypadkach); 169

170 - W D < 0 gdy potencjał dysponowany jest mniejszy od minimalnego Pb dysd bpz potencjału dopuszczalnego; oznacza to, że system bezpieczeństwa jest niezdatny. Wniosek 9. Kompatybilność systemu bezpieczeństwa i systemu antropotechnicznego objawia się tym, że wskaźnik dyspozycyjności systemu do bezpieczności dopuszczalnej ma wartość zawierającą się w przedziale [0, 1]. Działania decydenta systemu (polegające np. na doborze właściwości systemu bezpieczeństwa i właściwości pary antropotechnicznej, na doborze zadań eksploatacyjnych i warunków ich realizacji) i operatora obiektu (polegające np. doskonaleniu swoich umiejętności, na doborze sposobu sterowania obiektem) powinny zapewniać utrzymywanie wartości wskaźnika WPb Db pz w pobliżu dysd górnej granicy przedziału [0, 1]. Zawieranie się wartości bezpiecznościowego potencjału wymaganego w przedziale wartości bezpiecznościowego potencjału dopuszczalnego świadczy o dostosowaniu właściwości systemu antropotechnicznego i systemu bezpieczeństwa do właściwości systemu zagrożeń. Miarą tego dostosowania może być tzw. potencjałowo-bezpiecznościowy W D : wskaźnik wymagalności bezpieczności dopuszczalnej gdzie: A 3 FPbwym Dbpz. W Pbwymd Dbpz Pb wymd A3 D1 C1 D1 bpz (6.31) Zauważmy, że: W D,, przy czym: Pb wym d b pz - WPb D b pz > 1 gdy potencjał wymagany jest większy od maksymalnego potencjału dopuszczalnego; oznacza to, że system bezpieczeństwa nie jest w stanie zapobiec wymd katastrofie; jest niezdatny do spełnienia takich wymagań; - 0 WPb D b pz 1 gdy wartość potencjału wymaganego zawiera się w przedziale wartości potencjału dopuszczalnego; oznacza to, że system bezpieczeństwa może wymd być zdatny do zapobieżenia katastrofie przynajmniej w niektórych sytuacjach; - WPb D b pz < 0 gdy potencjał wymagany jest mniejszy od minimalnego potencjału dopuszczalnego; oznacza to, że system bezpieczeństwa jest zdatny do zapobie- wymd żenia katastrofie w każdym przypadku. Wniosek 10. Wartość wskaźnika wymagalności bezpieczności dopuszczalnej jest, w pewnym sensie, miarą kompatybilności systemu antropotechnicznego, systemu bezpieczeństwa i systemu zagrożeń. W niektórych przypadkach efektywność systemu zagrożeń i bezpiecznościowy potencjał wymagany zależą od decyzji decydenta i działań operatora systemu antropotechnicznego. Właściwe w sensie bezpiecznościowym decyzje i działania, uwzględniające możliwości systemu bezpieczeństwa, obniżają wartość wskaźnika WPb Db pz. Oznacza to, że wskaźnik ten może być traktowany jako miara kompatybilności systemu antropotechnicznego z systemem bezpieczeństwa i systemem wymd zagro- 170

171 żeń. Decydent systemu powinien zabiegać o to by wskaźnik ten był jak najmniejszy, a przede wszystkim by nie przekraczał wartości 1. Różnica między wartością bezpiecznościowego potencjału dysponowanego dopuszczalnego tj. takiego, że: F Pbdys Dbpz FPbdmax Db-pz, FPb-d-min Dbpz a wartością bezpiecznościowego potencjału wymaganego świadczy o kompatybilności systemu bezpieczeństwa i systemu antropotechnicznego z systemem zagrożeń. Miarą tej kompatybilności może być tzw. potencjałowo-bezpiecznościowy wskaźnik dyspozycyj- W D : ności do bezpieczności wymaganej Pbdyswym W Pbdyswym Dbpz 171 bpz A2 A3 C1 (6.32) Zauważmy, że: W D, 1, przy czym: Pb dys wym b pz - WPb D b pz = 1 gdy potencjał dysponowany jest równy maksymalnemu potencjałowi dopuszczalnemu, a potencjał wymagany jest równy zeru; oznacza to, że system dyswym bezpieczeństwa dysponuje maksymalną, dopuszczalną nadwyżką potencjału bezpiecznościowego; system jest bezpiecznościowo zdatny; - WPb D b pz = 0 gdy potencjał dysponowany jest równy potencjałowi wymaganemu; oznacza to, że system bezpieczeństwa nie dysponuje nadwyżką potencjału bez- dyswym piecznościowego w stosunku do potencjału wymaganego, ale jest jeszcze bezpiecznościowo zdatny; - 0 < WPb D b pz < 1 gdy nadwyżka potencjału dysponowanego w stosunku do dyswym potencjału wymaganego jest mniejsza niż wartość maksymalnego potencjału dopuszczalnego; oznacza to, że system bezpieczeństwa dysponuje mniejszym niż maksymalny, ale jeszcze wystarczającym - w stosunku do wymagań potencjałem bezpiecznościowym; system jest bezpiecznościowo zdatny; - WPb D b pz < 0 gdy potencjał dysponowany jest mniejszy od potencjału wymaganego; oznacza to, że system bezpieczeństwa jest niezdatny do zrealizowania zadań dyswym wymaganych. Wniosek 11. Kompatybilność systemu bezpieczeństwa z systemem antropotechnicznym i systemem zagrożeń objawia się tym, że wartość wskaźnika WPb Db pz zawiera się dyswym w przedziale [0, 1]. Decydent systemu antropotechnicznego i operator obiektu poprzez dobór zadań, sposobu i warunków ich realizacji oraz poprzez doskonalenie swoich umiejętności powinni dążyć do utrzymywania wartości tego wskaźnika w górnym zakresie przedziału [0, 1]. można traktować jako znormalizowaną Pbdyswym bpz miarę bezpieczeństwa systemu antropotechnicznego. Dodatnią wartość tego wskaźnika Uwaga: Wartość wskaźnika W D

172 można uważać za znormalizowaną miarę dysponowanego potencjału bezpieczeństwa, a ujemną wartość jako miarę potencjału niebezpieczeństwa. Różnica między wartością bezpiecznościowego potencjału realizowanego takiego, że: F Pbrz Dbpz FPbdys Dbpz a wartością bezpiecznościowego potencjału wymaganego świadczy o zgodności systemu bezpieczeństwa z systemem antropotechnicznym i systemem zagrożeń. Miarą tej zgodności może być tzw. potencjałowo-bezpiecznościowy wskaźnik realizacji bezpieczności W D : wymaganej: Pbrz wym bpz A4 A3 W Pb rz wym D bpz (6.33) C1 gdzie: A 4 FPb rz Dbpz. Zauważmy, że: W D, 1, przy czym: Pb rz wym b pz - WPb Db pz = 1 gdy potencjał realizowany jest równy maksymalnemu potencjałowi dopuszczalnemu, a potencjał wymagany jest równy zeru; oznacza to, że system rzwym bezpieczeństwa realizuje (wykorzystuje) maksymalny, dopuszczalny potencjał bezpiecznościowy; system jest bezpiecznościowo zdatny; - WPb D b pz = 0 gdy potencjał realizowany jest równy potencjałowi wymaganemu; oznacza to, że system bezpieczeństwa nie dysponuje nadwyżką potencjału bez- rzwym piecznościowego w stosunku do potencjału wymaganego, ale jest jeszcze bezpiecznościowo zdatny; - 0 < WPb D b pz < 1 gdy nadwyżka potencjału realizowanego w stosunku do rzwym potencjału wymaganego jest mniejsza niż wartość maksymalnego potencjału dopuszczalnego; oznacza to, że system bezpieczeństwa realizuje mniejszy niż maksymalny, ale jeszcze wystarczający - w stosunku do wymagań potencjał bezpiecznościowy; system jest bezpiecznościowo zdatny; - WPb D b pz < 0 gdy potencjał realizowany jest mniejszy od potencjału wymaganego; oznacza to, że system bezpieczeństwa jest rzwym niezdatny. Wniosek 12. Kompatybilność systemu bezpieczeństwa z systemem antropotechnicznym i systemem zagrożeń objawia się tym, że wartość wskaźnika WPb D b pz zawiera się rz wym w przedziale [0, 1]. Operator obiektu poprzez doskonalenie swoich umiejętności i sposobu sterowania obiektem powinien dążyć do utrzymywania wartości tego wskaźnika w dolnym zakresie przedziału [0, 1]. Wniosek taki wynika z tego, że realizacja potencjału bezpiecznościowego nadmiernie dużego w stosunku do wymagań pociąga zbędne nakłady i może być przyczyną nadmiernego zużycia elementów systemu bezpieczeństwa a nawet systemu antropotechnicznego. 172

173 Uwaga: Wartość wskaźnika W D Pbrz wym bpz można traktować jako znormalizowaną miarę bezpieczeństwa systemu antropotechnicznego. Dodatnią wartość tego wskaźnika można uważać za znormalizowaną miarę realizowanego potencjału bezpieczeństwa, a ujemną wartość jako znormalizowaną miarę potencjału niebezpieczeństwa. Różnica między wartościami bezpiecznościowego potencjału dysponowanego a bezpiecznościowego potencjału realizowanego takimi, że: F Pbrz Dbpz FPbdys Dbpz F Pbdys Dbpz FPbdmax Db-pz, FPb-d-min Dbpz F Pbrz Dbpz FPbdmax Db-pz, FPb-d-min Dbpz świadczy o kompatybilności systemu bezpieczeństwa i systemu antropotechnicznego. Miarą tej kompatybilności może być tzw. potencjałowo-bezpiecznościowy wskaźnik W D : realizacji bezpieczności dysponowanej: W Pbrzdys D bpz Pbrz dys bpz A 1 C 2 1 A D 4 1 (6.34) Zauważmy, że: W D 0, 1, przy czym: Pb rz dys b pz - WPb D b pz = 1 gdy potencjał realizowany jest równy potencjałowi dysponowanemu; oznacza to, że system bezpieczeństwa wykorzystuje w pełni dopuszczalny dyspo- rzdys nowany potencjał bezpiecznościowy; - WPb D b pz = 0 gdy różnica pomiędzy potencjałem realizowanym a potencjałem dysponowanym jest równa przedziałowi wartości potencjału dopuszczalnego; ozna- rzdys cza to, że system bezpieczeństwa w ogóle nie wykorzystuje dopuszczalnego dysponowanego potencjału bezpiecznościowego; - 0 < WPb D b pz < 1 gdy potencjał realizowany jest mniejszy od potencjału dysponowanego; oznacza to, że system bezpieczeństwa wykorzystuje mniejszy niż dopusz- rzdys czalny dysponowany potencjał bezpiecznościowy. Wniosek 13. Jeśli system bezpieczeństwa i system antropotechniczny są kompatybilne to wskaźnik WPb Db pz może przyjmować gdy wymaga tego sytuacja bezpiecznościowa wartość 1. Wskaźnik ten może być miarą wykorzystania przez system bezpie- rz dys czeństwa i przez operatora obiektu potencjalnych możliwości w zakresie zapobiegania katastrofie. 173

174 6.6. Ilustracja bezpiecznościowego wnioskowania diagnostycznego Dla zilustrowania możliwości wnioskowania diagnostycznego w oparciu o trajektorie potencjałowo-bezpiecznościowe SAT rozpatrzmy system transportowy składający się z kierowcy, pojazdu samochodowego i drogi (K-P-D) [47, 48, 139, 140]. Zauważmy, że jest to system antropotechniczny z rozwiniętym systemem bezpieczeństwa, na który składają się m.in.: zasady ruchu drogowego, oznakowanie dróg, działania kontrolne organów porządkowych, itp. stanowiące podsystem osłonowy; układ hamulcowy (w tym hamulcowy układ optymalno-poślizgowy ABS), układ kierowniczy, układ napędowy pojazdu, itp. stanowiące podsystem interwencyjny; poduszki powietrzne, wzmocnienie kabiny pasażerskiej, pasy bezpieczeństwa, itp. stanowiące podsystem ratunkowy. Na system zagrożeń w systemie K P D składają się m. in.: uszkodzenia nawierzchni drogi, wady konstrukcji drogi, przeszkody na kierunku ruchu (w tym inni użytkownicy drogi), niekorzystne warunki atmosferyczne i klimatyczne. Zauważmy, zgodnie z wcześniejszymi stwierdzeniami (pkt. 6.3), że: miarą bezpiecznościowego potencjału dysponowanego (F Pb-dys ) systemu K-P-D jest praca jaką można w systemie wykonać w celu uniknięcia katastrofy (tj. w celu uniknięcia zderzenia, z jakąkolwiek przeszkodą); miarą bezpiecznościowego potencjału wymaganego (F Pb-wym ) systemu K-P-D jest energia kinetyczna jaką trzeba w systemie rozproszyć (zużyć) w celu uniknięcia katastrofy. Przyjmijmy następujący, uproszczony model sytuacji eksploatacyjnobezpiecznościowej systemu kierowca-pojazd-droga: pojazd samochodowy porusza się po jezdni poziomej o średnim współczynniku przyczepności dys = 0,6; trajektoria ruch pojazdu może być tylko prostoliniowa (np. z powodu zajętości innych pasów ruchu); para antropotechniczna, złożona z kierowcy i układu hamulcowego pojazdu, jest w stanie w procesie hamowania wykorzystać przyczepność jezdni na średnim poziomie rz = 0,5; osiągalna, maksymalna przyczepność jezdni jest równa dopuszczalnej, maksymalnej przyczepności i wynosi os-max = 1; osiągalna, minimalna przyczepność jezdni wynosi os-min = 0; dopuszczalna, minimalna przyczepność jezdni wynosi d-min = 0,1; masa samochodu wynosi m = 1000 kg; kierowca utrzymuje prędkość pojazdu, w zależności od sytuacji na jezdni, na poziomie V wym-1 = 60 km/h lub V wym-2 = 50 km/h. Trajektorie potencjałów bezpiecznościowych dla omawianego przypadku przedstawia Rys

175 Charakterystyki bezpiecznościowe systemu K-P-D mi = 1 mi = 0,6 mi = 0,5 mi = 0,1 V = 60 km/h V = 50 km/h 50 F Pb-os-max F Pb-d-max Potencjał bezpiecznościowy F Pb x 10 4 [kgm 2 /s 2 ] mi = 1 mi = 0,6 F Pb-dys F Pb-rz F Pb-dys-1 20 mi = 0,5 F Pb-N-dys-1 F Pb-N-rz-1 F Pb-wym-1 F Pb-dys-2 F Pb-N-dys-2 10 F Pb-wym-2 F Pb-N-rz D b-n-dys-2 D b-n-rz-1 mi = 0,1 F Pb-d-min F Pb-os-min D b-n-rz-2 D b-n-dys-1 D b-pz Przedział dystansu D b (odległość do przeszkody) [m] Rys.6.6. Trajektorie potencjałowo-bezpiecznościowe systemu kierowca-pojazd-droga; przypadek hamowania prostoliniowego Wnioskowanie diagnostyczno-bezpiecznościowe w tym przypadku może zawierać m. in. elementy wymienione poniżej. FPb dys Trajektorie F i Pb F potencjału bezpiecznościowego dopuszczalnego dmax Pb dmin zawierają się w pomiędzy trajektoriami F i Pb osmax F potencjału bezpiecznościowego osiągalnego; trajektoria potencjału bezpiecznościowego dysponowanego Pb osmin zawiera się pomiędzy trajektoriami F i Pb dmax F potencjału bezpiecznościowego dopuszczalnego; istnieje taki dystans D b, dla którego trajektoria potencjału Pb dmin bezpiecznościowego 175

176 dysponowanego wymaganych FPb FPb dys wym1 i przebiega powyżej trajektorii potencjałów bezpiecznościowych. FPb wym2 Wniosek: System może być bezpiecznościowo zdatny. Maksymalny dysponowany przedział dystansu Db N niebezpieczeństwa, w dys przypadku prędkości V wym-1 wynosi: D b-n-dys-1 = 23,2 m, a w przypadku prędkości V wym-2 : D b-n-dys-2 = 16,1 m. Wniosek: Jazda z wymienionymi prędkościami, w sytuacji gdy istnieje prawdopodobieństwo pojawienia się czynników wyzwalających (np. przeszkód), w odległości mniejszej niż wymienione dystanse, tj.: dla V wym-1 : 23,2 m; dla V wym-2 : 16,1 m, jest niedopuszczalna ze względu na to, że dysponowany potencjał bezpiecznościowy systemu dla tych dystansów, jest mniejszy od potencjałów bezpiecznościowych wymaganych. Maksymalny realizowany przedział dystansu Db N rz niebezpieczeństwa, w przypadku prędkości V wym-1 wynosi: D b-n-rz-1 = 28,6 m, a w przypadku prędkości V wym-2 : D b-n-rz-2 = 19,6 m. Wniosek: Jazda z wymienionymi prędkościami, w sytuacji gdy istnieje prawdopodobieństwo pojawienia się czynników wyzwalających (np. przeszkód), w odległości mniejszej niż wymienione dystanse, tj.: dla V wym-1 : 28,6 m; dla V wym-2 : 19,6 m, jest niedopuszczalna ze względu na to, że realizowany potencjał bezpiecznościowy systemu dla tych dystansów, jest mniejszy od potencjałów bezpiecznościowych wymaganych. Różnica dystansów: dbnrz dbndys dbrzdys dla V wym-1 wynosi: 5,4 m; dla V wym-2 wynosi: 3,5 m. Wniosek: Istnieje potrzeba i możliwość zwiększenia skuteczności działania podsystemu interwencyjnego (tj. układu hamulcowego i umiejętności kierowcy). Potencjałowo-bezpiecznościowy wskaźnik osiągalności bezpieczności dopusz- W D czalnej : Pb osd bpz gdzie: A 1 FPb dmax Dbpz A B W D 1 1 Pbosd bpz 1 C1 D1 B 1 FPb dmin Dbpz (6.35) 176

177 C 1 FPb dmax Dbpz D 1 FPb dmindbpz D b pz 0, 50 Wniosek: Potencjał bezpiecznościowy dopuszczalny jest w pełni osiągalny. Potencjałowo-bezpiecznościowy wskaźnik dyspozycyjności do bezpieczności dopuszczalnej WPb D b pz : dysd A D W D 2 1 Pb dys d bpz 0, 55 (6.36) C1 D1 gdzie: A 2 FPb dys Dbpz Wniosek: Dysponowany potencjał bezpiecznościowy systemu dla przedziału dystansu D b-pz stanowi 55 potencjału dopuszczalnego. Istnieje potencjalna możliwość i potrzeba doskonalenia podsystemu interwencyjnego w celu zwiększenia bezpiecznościowego potencjału dysponowanego. Potencjałowo-bezpiecznościowy wskaźnik wymagalności bezpieczności dopuszczalnej WPb Db pz : wymd dla : FPb wym1 dla FPb wym2 gdzie: : A 3 FPbwym Dbpz A D W D 3 1 Pb wymd bpz 0, 2 C1 D1 A D W D 3 1 Pb wymd bpz 0, 11 C1 D1 177 (6.37) (6.38) Wniosek: Wymagany potencjał bezpiecznościowy systemu dla przedziału dystansu D b-pz stanowi odpowiednio: 20 i 11 potencjału dopuszczalnego. Oznacza to, że system bezpieczeństwa dla większości realnych rozkładów przeszkód jest zdatny do zapobieżenia katastrofie. Potencjałowo-bezpiecznościowy wskaźnik dyspozycyjności do bezpieczności wymaganej WPb Db pz : dyswym dla : FPb wym1 A2 A3 WPb dyswym Dbpz 0, 32 C1 (6.39)

178 dla FPb wym2 : A A W D 2 3 Pb dyswym bpz 0, 4 C1 (6.40) Wniosek: Nadwyżka bezpiecznościowego potencjału dysponowanego nad bezpiecznościowym potencjałem wymaganym dla przedziału dystansu D b-pz stanowi odpowiednio: 32 i 40 potencjału dopuszczalnego maksymalnego. Oznacza to, że system bezpieczeństwa na dystansie d b-pz jest w pełni zdatny do zapobieżenia katastrofie. Potencjałowo-bezpiecznościowy wskaźnik realizacji bezpieczności wymaganej: WPb Db pz : rzwym dla F : Pb wym1 A A W D 4 3 Pb rz wym b pz 0, 22 (6.41) C1 dla : gdzie: FPb wym2 A4 A3 WPb rzwym Dbpz 0, 3 C1 A 4 FPb rz Dbpz (6.42) Wniosek: Nadwyżka bezpiecznościowego potencjału realizowanego nad bezpiecznościowym potencjałem wymaganym dla przedziału dystansu D b-pz stanowi odpowiednio: 22 i 30 potencjału dopuszczalnego maksymalnego. Oznacza to, że zmniejszenie prędkości pojazdu o 17 (z 60 km/h do 50 km/h) powoduje na dystansie d b-pz przyrost potencjału bezpiecznościowego o 8. Potencjałowo-bezpiecznościowy wskaźnik realizacji bezpieczności dyspono- W D : wanej: Pbrz dys bpz A2 A4 WPb rzdys Dbpz 1 0, 89 C1 D1 (6.43) Wniosek: System bezpieczeństwa wykorzystuje, dla przedziału dystansu D b-pz, 89 dysponowanego potencjału bezpiecznościowego. Istnieją w systemie niewykorzystane możliwości (11) w zakresie potencjału bezpiecznościowego Podsumowanie 1. Metoda diagnozowania bezpieczności systemu antropotechnicznego, opierająca się na analizie trajektorii potencjałowych, jest metodą względną (diagnoza uwzględnia wymagania bezpiecznościowe systemu) oraz uogólnioną (pozwala na wnioskowanie diagnostyczne odnoszące się do wszystkich elementów systemu, w różnych sy- 178

179 tuacjach eksploatacyjnych). Diagnoza będąca wynikiem zastosowania tej metody może stanowić podstawę wielowątkowego wnioskowania eksploatacyjnobezpiecznościowego, a w konsekwencji może stanowić punkt wyjścia w różnorakich eksploatacyjnych, procesach decyzyjnych. 2. Rozdział poświęcony jest głównie syntezie potencjałowo-trajektoriowej metody prognozowania bezpieczności systemu antropotechnicznego w fazie użytkowania. Podstawowymi elementami przedstawionych rozważań są: analiza struktury systemu bezpiecznościowego SAT; synteza struktury systemu bezpieczeństwa; potencjałowe i potencjalnościowe (czyli tzw. aprioryczne) miary i kryteria zdatności bezpiecznościowej systemu; synteza funkcjonału potencjału bezpiecznościowego systemu; synteza charakterystycznych trajektorii potencjałowo-bezpiecznościowych systemu; wnioskowanie diagnostyczne oparte na analizie przebiegu trajektorii potencjałowo-bezpiecznościowych i relacji pomiędzy nimi. 3. W opracowaniu zaproponowano pojęcie systemu bezpieczności jako systemu składającego się z systemu antropotechnicznego, systemu bezpieczeństwa i systemu zagrożeń. Tak rozumiany system bezpieczności generuje właściwość zwaną bezpiecznością. Wartość bezpieczności determinuje stan bezpiecznościowy systemu antropotechnicznego. Działanie systemu zagrożeń zmniejsza bezpieczność, a działanie systemu bezpieczeństwa powinno tę bezpieczność zwiększać. 4. Istotnym elementem, przytoczonych w rozdziale rozważań, jest zbiór potencjałowobezpiecznościowych wskaźników ułatwiających ocenę właściwości bezpiecznościowych systemu antropotechnicznego w ujęciu ilościowym. 5. Znajomość trajektorii potencjałowo-bezpiecznościowych (czyli prognozowanych zmian potencjału bezpieczności w funkcji dystansu bezpiecznościowego), umożliwia syntezę szeregu istotnych wniosków dotyczących m. in.: wartości prawdopodobieństwa zachowania zdatności bezpiecznościowej systemu w określonych warunkach; kompatybilności właściwości elementów systemu bezpiecznościowego, a w tym np.: dostosowania właściwości systemu bezpieczeństwa do systemu antropotechnicznego; dostosowania właściwości systemu bezpieczeństwa do systemu zagrożeń; kompatybilności właściwości operatora i obiektu w aspekcie bezpiecznościowym, a w tym np.: doboru sposobu sterowania obiektem; doboru właściwości obiektu do określonego operatora; wymaganych właściwości operatora (w aspekcie jego umiejętności, motywacji działania). 6. Zaproponowany sposób interpretacji zagadnień bezpieczeństwa systemu antropotechnicznego umożliwia: 179

180 - analizę ilościową sytuacji eksploatacyjnej systemu, w dowolnej chwili toczącego się w systemie procesu, w aspekcie bezpiecznościowym; - syntezę miar bezpieczności systemu, których wartości mogą stanowić podstawę wnioskowania bezpiecznościowego (a ogólniej - eksploatacyjnego); - analizę ilościową wpływu określonych właściwości elementów systemu na bezpieczność systemu; - wyznaczenie granicznych - ze względu na stan bezpieczeństwa - wartości niektórych właściwości eksploatacyjnych i strukturalnych elementów systemu antropotechnicznego. 7. Szczególną uwagę należy zwrócić na fakt, że bezpieczeństwo jakiegokolwiek systemu antropotechnicznego zależy od skuteczności współdziałającego z nim systemu bezpieczeństwa. Skuteczność systemu bezpieczeństwa jest warunkowana organizacją procesu dozorowania bezpieczności. Do ważniejszych elementów tej organizacji należy zaliczyć wielkości dozorowane (np. potencjalność lub efektywność bezpiecznościową), kryteria bezpiecznościowe (np. potencjalnościowe kryteria zdatności bezpiecznościowej), opóźnienia występujące w procesie dozorującoterapeutycznym (np. opóźnienie w uzyskaniu informacji o stanie bezpiecznościowym systemu, opóźnienie w podjęciu i zrealizowaniu decyzji terapeutycznej). 8. Przedstawiona w rozdziale metoda diagnozowania (dozorowania) systemu antropotechnicznego w aspekcie bezpiecznościowym może stanowić punkt wyjścia do opracowania aplikacji służących diagnozowaniu bezpieczności konkretnych systemów antropotechnicznych. Ilustracją takiej aplikacji może być system Kierowca Pojazd Droga wyposażony w układ dozorująco-terapeutyczny w postaci Hamulcowego Układu Optymalno-Poślizgowego (HUOP). System ten został omówiony w Dodatku 2. Zagadnieniom poruszonym w Rozdziale 6 poświęcone są m. in. następujące opracowania własne: [8, 26, 35, 41, 47, 48, 56, 57, 58, 72, 78, 81, 84, 85, 86, 87, 95, 103, 104]. 180

181 PODSUMOWANIE I WNIOSKI Systemowe podejście do problematyki diagnozowania obiektów technicznych zawierających coraz częściej istotną część elektroniczną i elektryczną, służącą celom sterowania i diagnozowania wymaga poszerzenia i uogólnienia dotychczasowej interpretacji niektórych pojęć związanych z procesem eksploatacji, zwłaszcza w odniesieniu do diagnostyki, ale także w odniesieniu do niezawodności i do bezpieczeństwa. Rozwój elektroniki przyczynia się do powstawania nowych możliwości w zakresie sterowania obiektami (i systemami) oraz w aspekcie metrologicznym i przetwarzania informacji, co z kolei wpływa na wzrost potencjału eksploatacyjnego tych obiektów, a równocześnie umożliwia poszerzenie możliwości diagnostyczno-terapeutycznych tkwiących w systemie (lub w obiekcie). Dzięki wyposażaniu obiektów o różnorodnym charakterze (np. obiektów mechanicznych) w układy elektroniczne, powstają układy hybrydowe (np. mechatroniczne) charakteryzujące się wysoką podatnością na sterowanie i na regenerację potencjału użytkowego (np. dzięki realizacji procesów dozorująco-terapeutycznych) oraz przystosowane do implementacji metod diagnozowania ukierunkowanych na wspomaganie procesów podejmowania decyzji eksploatacyjnych. Przedstawiona w rozprawie uogólniona, systemowa metodyka diagnozowania rozwija moim zdaniem dotychczasową teorię diagnozowania obiektów i systemów w kierunku odpowiadającym współczesnym możliwościom metrologiczno-informatycznym oraz wychodzi naprzeciw coraz wyraźniej uświadamianym w tym zakresie potrzebom. W syntetycznym ujęciu metodyka ta umożliwia: syntezę metod diagnozowania (a także prognozowania i genezowania) dowolnych obiektów i systemów, w dowolnej fazie ich istnienia; definiowanie analogicznych (formalnie i znaczeniowo) chwilowych i zadaniowych kryteriów zdatności systemów i ich elementów (w tym także ludzi); syntezę diagnoz dotyczących chwilowej i zadaniowej zdatności systemów i ich elementów (także ludzi); syntezę metod diagnozowania nie tylko w aspekcie technicznym ale także bezpiecznościowym, ekonomicznym i prawnym, przy zastosowaniu analogicznych miar i kryteriów zdatności; optymalizację organizacji procesów diagnostycznych i dozorującoterapeutycznych różnych obiektów i systemów, przy zastosowaniu analogicznych kryteriów i miar optymalności; syntezę metod diagnozowania właściwości elementów dowolnego systemu (zwłaszcza antropotechnicznego) i relacji pomiędzy tymi elementami; syntezę metod badania i oceny predyspozycji operatora obiektu i decydenta systemu do realizowania stojących przed nimi zadań; syntezę metod i narzędzi służących kształtowaniu pożądanych właściwości elementów systemu. Istotniejsze spostrzeżenia i wnioski, wynikające z rozważań zawartych w rozprawie, można sformułować w ujęciu przedstawionym poniżej. 181

182 1. Podstawowym celem diagnozowania systemu antropotechnicznego jest uzyskanie odpowiedzi na pytania: - czy system jest (był lub będzie) zdatny do realizowania zadania eksploatacyjnego (tj. zadania użytkowego lub obsługowego)? - czy system jest (był lub będzie) zdatny do zrealizowania zadania eksploatacyjnego (tj. zadania użytkowego lub obsługowego)? Jeśli na obydwa pytania odpowiedź jest pozytywna to oznacza, że działania diagnostyczno-terapeutyczne mogą się ograniczyć do diagnozowania sondującego przed rozpoczęciem realizacji zadania. Jeśli na którekolwiek pytanie odpowiedź jest negatywna to oznacza, że pożądany jest ciąg działań diagnostyczno-terapeutycznych polegający na dozorowaniu zmian potencjalności lub efektywności systemu i na niezbędnym odnawianiu tych wielkości w czasie realizacji zadania. 2. Zdatność systemu antropotechnicznego warunkowana jest nie tylko zdatnością techniczną obiektu ale także kompatybilnością operatora i obiektu (która objawia się w generowanych przez operatora pobudzeniach sterujących) oraz kompatybilnością decydenta i pary antropotechnicznej (która objawia się w generowanych przez decydenta zadaniach eksploatacyjnych). 3. Miarą zdolności systemu do realizacji zadania eksploatacyjnego jest potencjalność eksploatacyjna systemu, a miarą zdolności systemu do zrealizowania zdania eksploatacyjnego jest potencjał eksploatacyjny. 4. Miarą intensywności realizacji (przez system) zadania eksploatacyjnego jest efektywność eksploatacyjna systemu, a miarą skutku zrealizowania przez system zadania eksploatacyjnego jest efekt eksploatacyjny. 5. Wielkości wyjściowe systemu zarówno aprioryczne (potencjalność i potencjał) jak i aposterioryczne (efektywność i efekt) są na ogół wielkościami losowymi. 6. Diagnozowanie jakiegokolwiek systemu może (i powinno) być realizowane w zależności od potrzeb w różnym ujęciu, np. pod kątem zdatności: technicznej, ekonomicznej, bezpiecznościowej, administracyjnej. 7. Decydent systemu jeśli ma podejmować racjonalne decyzje powinien opierać się na informacjach diagnostycznych uzyskiwanych w procesach: - genezowania zmian stanu systemu; - diagnozowania stanu aktualnego systemu; - prognozowania zmian stanu systemu. 8. Podstawową informacją diagnostyczno-prognostyczną, której oczekuje decydent systemu jako wyniku procesu diagnostycznego, jest odpowiedź na pytanie: czy para antropotechniczna jest zdatna do zrealizowania zadania eksploatacyjnego? W ujęciu potencjałowo-efektowym pytanie to brzmi: czy dysponowany potencjał eksploatacyjny pary antropotechnicznej (F P-dys ) jest nie mniejszy od wymaganego efektu eksploatacyjnego (F E-wym )? Odpowiedź na to pytanie, przy zastosowaniu metody diagnozowania omówionej w rozprawie, jest względnie prosta. 182

183 9. Podstawową informacją diagnostyczno-genetyczną, której oczekuje decydent systemu jako wyniku procesu diagnostycznego, jest odpowiedź na pytanie: czy para antropotechniczna była zdatna do zrealizowania zadania eksploatacyjnego? W ujęciu potencjałowo-efektowym pytanie to brzmi: czy dysponowany potencjał eksploatacyjny PAT (F P-dys ) był nie mniejszy od wymaganego efektu eksploatacyjnego (F E-wym )? Odpowiedź na to pytanie, przy zastosowaniu metody diagnozowania omówionej w rozprawie, jest stosunkowo łatwa. 10. Potencjałowo-efektowy model systemu umożliwia syntezę różnorodnych kryteriów zdatności zadaniowej (m. in. potencjałowych kryteriów prognostycznych i efektowych kryteriów genetycznych) oraz kryteriów zdatności chwilowej (kryteriów potencjalnościowych i kryteriów efektywnościowych). 11. Potencjałowo-efektowa interpretacja właściwości eksploatacyjnych systemu umożliwia stosunkowo łatwe tworzenie kryteriów zdatności (zarówno użytkowej jak i obsługowej) systemu jako całości oraz jego poszczególnych elementów. Na szczególne podkreślenie zasługuje fakt, że potencjałowo-efektowe kryteria zdatności umożliwiają wnioskowanie diagnostyczne odnośnie kompatybilności potencjałowoefektowej elementów systemu. 12. Miarami zdatności w przypadku kryteriów potencjałowo-efektowych i potencjalnościowo-efektywnościowych mogą być: - zdeterminowane wartości określonych potencjałów i efektów lub określonych potencjalności i efektywności; - wartości oczekiwane określonych potencjałów i efektów lub określonych potencjalności i efektywności; - prawdopodobieństwa, że wyróżnione wartości określonych potencjałów i efektów lub określonych potencjalności i efektywności, mieszczą się wymaganych przedziałach. 13. Metoda diagnozowania stanu systemu, opierająca się na analizie trajektorii potencjałowych (prognozowanie) i/lub trajektorii efektowych (genezowanie), jest metodą względną (diagnoza uwzględnia wymagania decydenta-odbiorcy diagnozy) oraz uogólnioną (pozwala na wnioskowanie diagnostyczne odnoszące się do wszystkich elementów systemu, w różnych fazach i sytuacjach eksploatacyjnych). Diagnoza będąca wynikiem zastosowania tej metody może stanowić podstawę wielowątkowego wnioskowania eksploatacyjnego, a w konsekwencji może stanowić punkt wyjścia w różnorakich eksploatacyjnych, procesach decyzyjnych. 14. Podstawowymi elementami, zawartej w rozprawie, syntezy potencjałowotrajektoriowej metody prognozowania stanu systemu antropotechnicznego w fazie użytkowania są: - potencjałowe i potencjalnościowe (czyli aprioryczne) miary i kryteria zdatności użytkowej systemu; - synteza funkcjonałów potencjałów użytkowych dla systemów zawierających obiekty o przyjętych, przykładowych właściwościach niezawodnościowych i użytkowych; 183

184 - synteza charakterystycznych trajektorii potencjałowych dla dwu przykładowych kategorii systemów antropotechnicznych (z akumulacją i bez akumulacji efektu); - wnioskowanie diagnostyczne oparte na analizie przebiegu trajektorii potencjałowych i relacji pomiędzy nimi. 15. Ważnym elementem rozprawy jest synteza spójnego zbioru potencjałowych wskaźników ułatwiających ocenę właściwości użytkowych systemu antropotechnicznego w ujęciu ilościowym. 16. Praktyczne zastosowanie potencjałowej metody prognozowania wymaga posiadania określonej wiedzy o diagnozowanym systemie, a mianowicie: - wykazu dominujących wielkości, opisujących stan techniczny i operacyjny obiektu; - informacji o naturze fizycznej potencjału (lub efektu) pary antropotechnicznej; - informacji o statystycznych parametrach uszkodzeń losowych (np. o intensywności uszkodzeń) obiektu; - informacji o statystycznych parametrach zmian wielkości opisujących stan obiektu w funkcji czasu i warunków użytkowania obiektu; - informacji o zależności potencjalności (lub efektywności) od wielkości opisujących stan obiektu; - informacji o możliwych czynnościach terapeutycznych i ich wpływie na potencjalność (lub efektywność) obiektu; - informacji diagnostycznej, dotyczącej chwili prognozowania, a pozwalającej określić: prawdopodobieństwo zdatności obiektu w chwili prognozowania; wartości wielkości opisujących stan obiektu (pary antropotechnicznej) w chwili prognozowania; wartość potencjalności (lub efektywności) obiektu (systemu) w chwili prognozowania; - informacji o właściwościach eksploatacyjnych pary antropotechnicznej, pozwalającej określić: skutki uszkodzenia obiektu w odniesieniu do potencjału (i ewentualnie efektu); właściwości operatora (poziom wiedzy oraz umiejętności percepcyjnodecyzyjno-wykonawcze w odniesieniu do obiektu i do wykonywanych na nim czynności diagnostyczno-terapeutycznych). 17. Znajomość trajektorii potencjałowych (czyli prognozowanych zmian potencjału w funkcji np. przedziału czasu realizacji zadania), umożliwia syntezę szeregu istotnych wniosków dotyczących m. in.: wartości efektu użycia systemu w określonych warunkach; kompatybilności właściwości decydenta i pary antropotechnicznej, a w tym np.: doboru przedziału czasu realizacji zadania; doboru zadania (w aspekcie wymaganego potencjału lub efektu); doboru PAT do określonego zadania; kompatybilności właściwości operatora i obiektu, a w tym np.: doboru sposobu sterowania obiektem; 184

185 doboru obiektu do określonego zadania; wymaganych właściwości operatora (w aspekcie jego umiejętności, wiedzy, motywacji działania). 18. Wyposażenie systemu antropotechnicznego w układ dozorująco-terapeutyczny może istotnie poszerzyć możliwości użytkowe systemu zarówno w aspekcie potencjału dysponowanego jak i w aspekcie dopuszczalnego przedziału realizacji zadania. Istotną funkcją układu dozorująco-terapeutycznego jest przerywanie łańcuchów uszkodzeniowych dzięki czemu ograniczane są negatywne skutki zaistniałych niezdatności. 19. Układ dozorująco-terapeutyczny w zależności od właściwości pary antropotechnicznej (głównie obiektu technicznego) może mieć różną strukturę i może być przystosowany do realizacji różnych funkcji: w przypadku obiektu sterowanego apriorycznie: funkcji informacyjnych; w przypadku obiektu sterowanego quasi-interiorycznie: funkcji informacyjnych i w ograniczonym zakresie funkcji terapeutycznych; w przypadku obiektu sterowanego interiorycznie: funkcji informacyjnych i funkcji terapeutycznych. 20. Przedstawiona klasyfikacja trajektorii potencjalnościowych i potencjałowych systemów antropotechnicznych nie obejmuje wszystkich spotykanych w praktyce przypadków ale objaśnia i porządkuje te pojęcia, które są istotne dla scharakteryzowania wpływu układu dozorująco-terapeutycznego na właściwości potencjałowe systemu. 21. Zaproponowane postacie funkcjonałów potencjalności i potencjału systemu wyposażonego w układ dozorująco-terapeutyczny umożliwiają wieloaspektową analizę wpływu właściwości tego układu na właściwości użytkowe systemu. Na szczególne podkreślenie zasługuje fakt, że w oparciu o prognozowane trajektorie potencjałowe możliwa jest optymalizacja organizacji procesu dozorującoterapeutycznego oraz możliwa jest ocena korzyści wynikających z zastosowania układu dozorująco-terapeutycznego. 22. Przedstawiona metoda diagnozowania właściwości systemu pozwala na poszukiwanie odpowiedzi na pytanie: jaki obiekt i w jakich warunkach opłaca się odnawiać według resursu, a kiedy uzasadnione jest odnawianie go według stanu. 23. Omówione w rozprawie kryteria i miary chwilowej i przedziałowej zdatności użytkowej systemu są kryteriami względnymi (elastycznymi) i jak się wydaje bliższe są praktyce niż kryteria oparte na wartościach granicznych, podawanych w dokumentacjach technicznych obiektów. 24. W oparciu o diagnozę eksploatacyjną, dotyczącą systemu antropotechnicznego, uzyskaną np. w procesie diagnozowania z wykorzystaniem metody wnioskowania potencjałowego, możliwe jest podejmowanie nie tylko decyzji użytkowych lub obsługowych ale także decyzji strukturalnych. 25. Decyzje strukturalne mają na celu spowodowanie takich zmian w strukturze systemu antropotechnicznego i jego elementów, by dysponowany potencjał systemu spełnił 185

186 wymagania decydenta. Do podstawowych kierunków możliwych zmian strukturalnych należą: dostosowanie struktury diagnostyczno-obsługowej obiektu do istniejącej struktury obsługowej (np. przy wykorzystaniu metody syntezy struktur); zwiększenie kwalifikacji i umiejętności percepcyjno-decyzyjnych operatora obiektu (np. przy wykorzystaniu trenażera diagnostyczno-eksploatacyjnego); wyposażenie operatora w narzędzie wspomagająco-weryfikujące proces percepcyjno-decyzyjny (np. w postaci eksploatacyjno-diagnostycznego systemu wspomagającego). 26. Metodyka postępowania zmierzającego do zapewnienia kompatybilności struktury diagnostycznej i struktury obsługowej zależy od sytuacji wyjściowej: w sytuacji gdy obiekt diagnozowania jest tworzony (projektowany), należy dokonać syntezy struktury diagnostycznej i obsługowej obiektu; w sytuacji gdy obiekt diagnozowania już istnieje, należy zidentyfikować istniejącą strukturę obsługową obiektu i dokonać syntezy kompatybilnej z nią struktury diagnostycznej. 27. Wyniki syntezy optymalnej struktury diagnostycznej i obsługowej obiektu umożliwiają sformułowanie szeregu wniosków adresowanych do konstruktora, obsługownika i diagnostyka: konstruktor uzyskuje informacje niezbędne przy projektowaniu struktury obsługowej obiektu, a przede wszystkim otrzymuje odpowiedź na pytanie: jakie moduły obsługowe tworzyć? obsługownik projektant uzyskuje informacje niezbędne przy projektowaniu systemu obsługowego, a w tym: jakie powinno być wyposażenie warsztatów remontowych; jaki powinien być zestaw narzędzi obsługowych; w jakie części zamienne (moduły obsługowe i konstrukcyjne) powinny być zaopatrzone magazyny systemu obsługowego; jaki powinien być poziom kwalifikacji personelu obsługującego na poszczególnych poziomach systemu obsługowego; diagnostyk projektant otrzymuje informacje niezbędne przy projektowaniu systemu diagnostycznego, a w tym: jaki jest zbiór modułów diagnostycznych; jaki jest optymalny zbiór sygnałów diagnostycznych; jaka powinna być treść diagnozy. 28. Efektywność systemu eksploatacji zależy, w istotnym stopniu, od umiejętności percepcyjno-decyzyjnych decydentów i umiejętności percepcyjno-wykonawczych operatorów systemu. Kształcenie i wspomaganie tych umiejętności może odbywać się przy użyciu wielofunkcyjnych trenażerów i systemów wspomagających. Jest to metoda efektywna i wyróżniająca się szerokimi możliwościami adaptacji do wymagań. 29. Metoda diagnozowania bezpieczności systemu antropotechnicznego, opierająca się na analizie trajektorii potencjałowych, jest metodą względną i uogólnioną. 186

187 30. Istotnymi elementami syntezy potencjałowo-trajektoriowej metody prognozowania bezpieczności systemu antropotechnicznego w fazie użytkowania są: analiza struktury systemu bezpiecznościowego SAT; synteza struktury systemu bezpieczeństwa; potencjałowe i potencjalnościowe (czyli tzw. aprioryczne) miary i kryteria zdatności bezpiecznościowej systemu; synteza funkcjonału potencjału bezpiecznościowego systemu; synteza charakterystycznych trajektorii potencjałowo-bezpiecznościowych systemu; wnioskowanie diagnostyczne oparte na analizie przebiegu trajektorii potencjałowo-bezpiecznościowych i relacji pomiędzy nimi. 31. W rozprawie wprowadzono pojęcie systemu bezpieczności jako systemu składającego się z systemu antropotechnicznego, systemu bezpieczeństwa i systemu zagrożeń. Tak rozumiany system bezpieczności generuje właściwość zwaną bezpiecznością. Wartość bezpieczności determinuje stan bezpiecznościowy systemu antropotechnicznego. 32. Istotnym elementem, przytoczonych w rozprawie rozważań, jest zbiór potencjałowobezpiecznościowych wskaźników ułatwiających ocenę właściwości bezpiecznościowych systemu antropotechnicznego w ujęciu ilościowym. 33. Znajomość trajektorii potencjałowo-bezpiecznościowych (czyli prognozowanych zmian potencjału bezpieczności w funkcji dystansu bezpiecznościowego), umożliwia syntezę szeregu istotnych wniosków dotyczących m. in.: wartości prawdopodobieństwa zachowania zdatności bezpiecznościowej systemu w określonych warunkach; kompatybilności właściwości elementów systemu bezpiecznościowego, a w tym np.: dostosowania właściwości systemu bezpieczeństwa do systemu antropotechnicznego; dostosowania właściwości systemu bezpieczeństwa do systemu zagrożeń; kompatybilności właściwości operatora i obiektu w aspekcie bezpiecznościowym, a w tym np.: doboru sposobu sterowania obiektem; doboru właściwości obiektu do określonego operatora; wymaganych właściwości operatora (w aspekcie jego umiejętności, motywacji działania). 34. Zaproponowany sposób interpretacji zagadnień bezpieczeństwa systemu antropotechnicznego umożliwia: - analizę ilościową sytuacji eksploatacyjnej systemu, w dowolnej chwili toczącego się w systemie procesu, w aspekcie bezpiecznościowym; - syntezę miar bezpieczności systemu, których wartości mogą stanowić podstawę wnioskowania bezpiecznościowego (a ogólniej - eksploatacyjnego); - analizę ilościową wpływu określonych właściwości elementów systemu na bezpieczność systemu; 187

188 - wyznaczenie granicznych - ze względu na stan bezpieczeństwa - wartości niektórych właściwości eksploatacyjnych i strukturalnych elementów systemu antropotechnicznego. 35. Szczególną uwagę należy zwrócić na fakt, że bezpieczeństwo jakiegokolwiek systemu antropotechnicznego zależy od skuteczności współdziałającego z nim systemu bezpieczeństwa. Skuteczność systemu bezpieczeństwa jest warunkowana organizacją procesu dozorowania bezpieczności. Do ważniejszych elementów związanych z tą organizacją należy zaliczyć m. in. wielkości dozorowane (np. potencjalność lub efektywność), kryteria bezpiecznościowe (np. potencjalnościowe), opóźnienia występujące w procesie dozorująco-terapeutycznym. ***** Do najważniejszych, występujących w rozprawie, oryginalnych elementów mojego dorobku należą: systemowe ujęcie problematyki diagnozowania systemów antropotechnicznych zwłaszcza w aspekcie użytkowo-technicznym i użytkowo-bezpiecznościowym; koncepcja systemowych, uogólnionych prognostycznych (potencjałowych) i genetycznych (efektowych) miar zdatności systemu (obiektu); potencjalnościowe i efektywnościowe kryteria chwilowej zdatności użytkowej systemu (obiektu); potencjałowe i efektowe kryteria zadaniowej zdatności użytkowej systemu (obiektu); zestaw potencjałowych wskaźników zdatności użytkowej systemu i jego elementów; kryteria chwilowej zdatności bezpiecznościowej systemu (obiektu); kryteria zadaniowej zdatności bezpiecznościowej systemu (obiektu); koncepcja zadaniowej struktury podsystemu bezpieczeństwa systemu antropotechnicznego uwzględniająca rolę i funkcje diagnostyki; zestaw potencjałowych wskaźników zdatności bezpiecznościowej systemu i jego elementów; propozycja potencjałowo-efektowych wskaźników do badania i oceny wewnętrznej kompatybilności użytkowej i bezpiecznościowej systemu (obiektu). Istotnymi elementami mojego dorobku, zasygnalizowanymi w rozprawie i zweryfikowanymi już w praktyce, są: potencjałowe miary i kryteria oceny zdatności użytkowo-bezpiecznościowej systemu kierowca-pojazd-droga z pojazdem samochodowym wyposażonym w hamulcowy układ optymalno-poślizgowy (HUOP, ABS) z elektronicznym układem sterowania; synteza struktury diagnostycznej, kompatybilnej z istniejącą strukturą obsługową, układu elektroenergetycznego samolotu TS-11 Iskra; koncepcja struktury komputerowego systemu doradczego inżyniera osprzętu elektrycznego (SYDIOS) śmigłowca W-3 Sokół dostosowanej do 188

189 systemowej, potencjałowo-efektowej interpretacji zdatności użytkowej i obsługowej urządzeń elektrycznych. ***** Uważam, że poruszone w powyższym opracowaniu zagadnienia i zaprezentowana ich interpretacja mogą stanowić punkt wyjścia do dalszych twórczych aplikacji. Za szczególnie interesujące zarówno ze względów naukowych jak i praktycznych uważam działania zmierzające do: syntezy potencjałowo-efektowych metod diagnozowania (a także prognozowania i genezowania) nie tylko w aspekcie technicznym i bezpiecznościowym, ale także ekonomicznym i prawnym, dowolnych obiektów i systemów, w dowolnej fazie ich istnienia; zdefiniowania konkretnych potencjałowo-efektowych chwilowych i zadaniowych kryteriów zdatności określonych systemów i ich elementów (w tym także ludzi); syntezy wspomaganych komputerowo metod wnioskowania eksploatacyjnego w odniesieniu do określonych systemów i ich elementów; optymalizacji organizacji procesów diagnostycznych i dozorującoterapeutycznych różnych obiektów i systemów, przy zastosowaniu analogicznych potencjałowo-efektowych kryteriów i miar optymalności; syntezy potencjałowo-efektowych metod badania i oceny predyspozycji operatorów różnych obiektów i decydentów różnych systemów do realizowania stojących przed nimi zadań; syntezy potencjałowo-efektowych metod i narzędzi służących kształtowaniu pożądanych właściwości elementów systemu i relacji miedzy nimi. Należy ponadto zauważyć, że: przedstawione w rozprawie rozważania dotyczą systemów i obiektów o szeregowej strukturze niezawodnościowej; wskazane jest opracowanie metod diagnozowania w ujęciu potencjałowo-efektowym dla systemów i obiektów o innych strukturach; w wielu przypadkach decydent systemu eksploatacji dysponuje zbiorem operatorów o niejednakowych właściwościach i zbiorem obiektów technicznych o niejednakowych właściwościach (dotyczy to np. systemów transportowych, systemów wojskowych); uzasadnione zatem jest dążenie do opracowania metod kojarzenia par antropotechnicznych w oparciu o kryteria potencjałowo-efektowe. 189

190 BIBLIOGRAFIA [1] Adamczyk J., Cioch W., Krzyworzeka P.: Decymacja dynamiczna w diagnozowaniu maszyn. Materiały XXVIII Ogólnopolskiej Konferencji Diagnostyka Maszyn, Węgierska Górka 2001, ss. 12. [2] Barszcz T., Bogacz M., Hanc A., Uhl T.: Results of application of DSP in vibrodiagnostics system. II International Congress of Technical Diagnostics Diagnostics 2000, Warsaw, pp. 8. [3] Bartosiński B., Toczek W.: Application of the IEEE test bus for diagnosis of analog electronic circuits. II International Congress of Technical Diagnostics Diagnostics 2000, Warsaw, pp. 10. [4] Batko W.: Metody syntezy diagnoz predykcyjnych w diagnostyce technicznej. Rozprawa hab., AGH Kraków, [5] Batko W., Kowalczyk P.: Signal compression with the application of wavelet transformation. II International Congress of Technical Diagnostics Diagnostics 2000, Warsaw, pp. 8. [6] Bedynek Z., Będkowski L., Denys Z.: Elektroniczny symulator procesu hamowania. Sympozjum PIE "Urządzenia elektroniczne w pojazdach samochodowych", Jadwisin, 1978, Materiały sympozjum, cz. III, ss. 7. [7] Bendat J., Piersol A.G.: Random data: Analysis and measurement procedures. Wiley and Sons, New York [8] Będkowski L., Dąbrowski T.: Synteza kryterium bezpieczeństwa systemu Kierowca- Pojazd-Droga. IV Sympozjum Bezpieczeństwa Systemów, Poznań-Kiekrz, 1992, Wyd. ITWL - Materiały Sympozjum, T. 2, ss. 8. [9] Będkowski L., Rozwadowski T.: Optymalizacja kontroli stanu wieloparametrowych obiektów złożonych metodą programowania dynamicznego. Biuletyn WAT, nr 1 (161), Warszawa, 1966, ss. 10. [10] Będkowski L., Rozwadowski T.: Programowanie dynamiczne kontroli stanu wieloelementowych obiektow złożonych. Archiwum Automatyki i Telemechaniki, Tom XI, Zeszyt 2, PWN, 1966, ss. 12. [11] Będkowski L., Rozwadowski T.: Optymalizacja zmiennego programu lokalizacji uszkodzenia w obiektach złożonych. Biuletyn WAT, nr 2 (174), Warszawa, 1967, ss. 18. [12] Będkowski L.: Wyznaczanie optymalnego programu kontroli stanu przy deltaniepełnej wiarygodności sprawdzeń. Biuletyn WAT, nr 2 (174), Warszawa, 1967, ss. 9. [13] Będkowski L., Dąbrowski T.: Diagnozowanie stanu prądnic pokładowych na podstawie harmonicznych napięcia. Sympozjum Nowe opracowania w mikromaszynach i napędach elektrycznych, WAT, Warszawa, 1972, Materiały sympozjum, T. 1, ss. 3. [14] Będkowski L., Rozwadowski T.: Planowanie procesu lokalizacji uszkodzeń w obiektach złożonych z zastosowaniem teorii grafów. III Krajowe Sympozjum Eksploatacji Urządzeń Technicznych, Gdańsk-Cetniewo, 1972, Materiały Konferencyjne, T.3, ss.12. [15] Będkowski L.: Wyznaczanie obszarów kwalifikacyjnych w przypadku diagnostycznej oraz prognostyczno-punktowej oceny stanu. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, Nr 1/73 (13), PAN, 1973, ss

191 [16] Będkowski L.: Wyznaczanie obszarów kwalifikacyjnych w przypadku prognostyczno-przedziałowej oceny stanu. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, Nr 2/73 (14), PAN, 1973, ss. 12. [17] Będkowski L., Dąbrowski T.: Analiza wyników pomiarów sygnałów diagnostycznych pewnej klasy obiektów technicznych. Biuletyn WAT, Nr 8, Warszawa, 1974, ss. 8. [18] Będkowski L.: Diagnozowanie stanu obiektów technicznych na podstawie badania rozkładów wielkości dostępnych. Biuletyn WAT, Nr 10/74 (266), Warszawa 1974, ss. 7. [19] Będkowski A., Będkowski L.: Proces egzaminowania jako proces diagnozowania stanu. Neodidagmata, Zeszyt 7, UAM, 1975, ss. 6. [20] Będkowski L., Dąbrowski T.: Układanie algorytmu badania diagnostycznego opartego na porównywaniu rozkładów cech sygnału diagnostycznego. III Konferencja n-t "Diagnostyka i niezawodność systemów", Międzygórze, 1975, Prace Naukowe Politechniki Wrocławskiej ICT, Zeszyt 27, ser. 5, ss. 10. [21] Będkowski A., Będkowski L.: Oszacowanie wiarygodności ocen egzaminacyjnych. Neodidagmata, Zeszyt 8, UAM, 1976, ss. 13. [22] Będkowski L.: Hamulcowy układ optymalno-poślizgowy. Biuletyn Informacyjny Przemysłu Motoryzacyjnego, Nr 4, Przemysłowy Instytut Motoryzacji, 1977, ss. 4. [23] Będkowski L.: Automatyczna regulacja procesu hamowania pojazdów samochodowych. KONMOT'78 "Silniki spalinowe, pojazdy samochodowe, technologia wytwarzania, eksploatacja i niezawodność pojazdów samochodowych", Kraków- Szczawnica-Krościenko, 1978, Materiały konferencyjne - Politechnika Krakowska, ss. 11. [24] Będkowski L.: Niektóre własności hamulcowych układów optymalnopoślizgowych. Sympozjum PIE "Urządzenia elektroniczne w pojazdach samochodowych", Jadwisin, 1978, Materiały sympozjum, cz. III, ss. 7. [25] Będkowski L., Najgebauer W.: O pewnej metodzie optymalizacji struktury obiektu dla kryteriów obsługowych z wykorzystaniem zasady Bellmana. III Międzynarodowa Konferencja FTSD'80 "Diagnostyka i systemy tolerujące uszkodzenia", Katowice, 1980, Materiały konferencyjne, ss. 6. [26] Będkowski L., Denys Z., Dąbrowski T.: Wskaźnik ocenowy sterowanego procesu hamowania pojazdu. II Konferencja n-t "Pojazdy terenowe", Orzysz, 1981, Materiały konferencyjne, T. 1, ss. 7. [27] Będkowski L.: Elementy ogólnej teorii diagnostyki technicznej. Rozprawa hab., Wyd. WAT, Nr 3/343, Warszawa 1981, ss [28] Będkowski L.: Rola diagnostyki w optymalizacji i sterowaniu procesami produkcyjnymi. Zeszyty Naukowe AGH, Nr 938, Automatyka, Zeszyt 32, 1982, ss. 16. [29] Będkowski L.: Dozorowanie diagnostyczne procesu produkcyjnego. Zeszyty Naukowe AGH, Nr 973, Automatyka, Zeszyt 34, 1983, ss. 11. [30] Będkowski L.: Procesy diagnostyczne w aspekcie potencjału użytkowego obiektów. V Kongres Eksploatacyjny, Warszawa 1983, Materiały konferencyjne, T. 2 (Diagnostyka techniczna), ss. 7. [31] Będkowski L.: Diagnostyka jako narzędzie utrzymania maszyn w ruchu. XII Zimowa Szkoła Niezawodności "Problemy utrzymania maszyn w ruchu w aspekcie niezawodności", Wisła 1984, Materiały konferencyjne, ss

192 [32] Będkowski L.: Rola diagnostyki w utrzymaniu zadatności maszyn. IX Szkoła Niezawodności - RELEMA "Uszkodzenie obiektów technicznych", Kołobrzeg 1984, Materiały konferencyjne, T. XV, ss. 22. [33] Będkowski L., Dąbrowski T.: Model ruchu koła pojazdu w aspekcie procesu hamowania. Auto-Technika Motoryzacyjna, Nr 9/1985, Sigma, ss. 10. [34] Będkowski L.: Kryterium zdatności użytkowej obiektów technicznych w aspekcie diagnostycznym. VII Szkoła Diagnostyki "Wnioskowanie diagnostyczne", Poznań Rydzyna, 1985, Materiały konferencyjne "Diagnostyka'85", ss. 13. [35] Będkowski L., Dąbrowski T.: Analiza kierowalności i stabilności koła pojazdu w aspekcie procesu hamowania. II Konferencja AutoProgres'86 "Pojazdy samochodowe. Problemy postępu i rozwoju", Jadwisin 1986, Materiały konferencyjne - Sekcja 1, ss. 12. [36] Będkowski L., Dąbrowski T.: Synteza struktury diagnostycznej i obsługowej na przykładzie obwodu elektrycznego. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, Nr 3-4, PAN, 1986, ss. 12. [37] Będkowski L., Dąbrowski T.: Synteza struktury diagnostycznej i obsługowej obiektu technicznego w fazie projektowej. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, Nr 3-4, PAN, 1986, ss. 12. [38] Będkowski L., Dąbrowski T.: Synteza struktury diagnostycznej obiektu w fazie obsługowej. I Krajowa Konferencja DIAG'86 "Diagnostyka Techniczna Urządzeń i Systemów", Kielce Sielpia, 1986, Materiały konferencyjne, T. 1, ss. 13. [39] Będkowski L.: Diagnozowanie stanów niebezpiecznych. Kolokwium Niezawodności Bezpieczeństwa, Kiekrz 1986, Wyd. ITWL - Materiały kolok., ss. 16. [40] Będkowski L.: System diagnostyczny w aspekcie wymogów informacyjnych systemu eksploatacji. III Szkoła Inżynierii Systemów, Kiekrz 1987, Materiały konferencyjne, T. 2, ss. 11. [41] Będkowski L., Dąbrowski T.: Kryteria bezpieczeństwa w wybranych sytuacjach eksploatacyjnych. II Sympozjum Bezpieczeństwa Systemów, Kiekrz 1988, Wyd. ITWL - Materiały konferencyjne, ss. 10. [42] Będkowski L.: Aspekty diagnostyczne procesu istnienia obiektów technicznych. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, Nr 4/1988, PAN, ss. 9. [43] Będkowski L.: Diagnozowanie w eksploatacyjnych procesach decyzyjnych systemów antropotechnicznych. XVI Szkoła Niezawodności, Kołobrzeg 1988, Materiały XVI Szkoły Niezawodności, T. XXVIII, ss. 26. [44] Będkowski L.: Strategia diagnostyczno-obsługowa w aspekcie utrzymania zdatności obiektów technicznych. XVI Zimowa Szkoła Niezawodności "Problemy niezawodności w utrzymaniu ruchu systemów eksploatacyjnych", Szczyrk 1988, Materiały konferencyjne, ss. 13. [45] Będkowski L.: Zdatność użytkowa obiektu technicznego. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, Zeszyt nr 4/1988 (76), PAN, ss. 9. [46] Będkowski L., Dąbrowski T.: Badanie modelu symulacyjnego hamulcowego układu optymalno-poślizgowego. XVII Zimowa Szkoła Niezawodności "Metody symulacyjne inżynierii niezawodności", Szczyrk 1989, Materiały konferencyjne, ss

193 [47] Będkowski L., Dąbrowski T.: Diagnostyczna funkcja kryterialna bezpieczeństwa systemu K-P-D dla przypadku omijania przeszkody bez hamowania. Biuletyn WAT, Nr 10/89, Warszawa 1989, ss. 12. [48] Będkowski L., Dąbrowski T.: Diagnostyczna funkcja kryterialna bezpieczeństwa systemu K-P-D dla przypadku ruchu prostoliniowego. Biuletyn WAT, Nr 10/89, Warszawa 1989, ss. 9. [49] Będkowski L., Dąbrowski T.: Komputerowe wspomaganie tworzenia hipotez diagnostycznych. Międzynarodowa Konferencja AirDIAG'89 "Diagnostyka samolotów i śmigłowców", Poznań Rydzyna 1989, Materiały konferencyjne, ss. 5. [50] Będkowski L., Dąbrowski T.: Model symulacyjny obiektu technicznego w aspekcie diagnostycznym. XVII Zimowa Szkoła Niezawodności "Metody symulacyjne inżynierii niezawodności", Szczyrk 1989, Materiały konferencyjne, ss. 5. [51] Będkowski L., Smokowski R.: Przepustowość informacyjna człowieka w systemach diagnostycznych. VIII Krajowa Konferencja "Diagnostyka pojazdów mechanicznych i maszyn roboczych", Piła 1989, Materiały konferencyjne, ss. 15. [52] Będkowski L.: Diagnozowanie w systemach antropotechnicznych. Cz.1. Postępy Cybernetyki, Nr 2 (12), 1989, ss. 9. [53] Będkowski L.: Diagnozowanie w systemach antropotechnicznych. Cz.2. Postępy Cybernetyki, Nr 3 (12), 1989, ss. 8. [54] Będkowski L., Dąbrowski T., Kowalkowski Z.: Definicje wybranych terminów diagnostycznych. II Krajowa Konferencja DIAG'90 "Diagnostyka techniczna urządzeń i systemów", Kielce Borków 1990, Materiały konferencyjne, T. 1, ss. 14. [55] Będkowski L., Dąbrowski T.: Diagnozowanie cykliczne wspomagane komputerem. XVIII Zimowa Szkoła Niezawodności "Zapewnienie niezawodności w procesach projektowania i wytwarzania obiektów" technicznych", Szczyrk 1990, Materiały konferencyjne, ss. 7. [56] Będkowski L., Dąbrowski T.: Wpływ hamulcowego układu optymalnopoślizgowego na niezawodność systemu Kierowca-Pojazd-Droga. Konferencja "Problemy Niezawodności Transportu", Spała 1990, Wyd. ITWL - Materiały konferencyjne, ss. 9. [57] Będkowski L., Dąbrowski T.: Wskaźnik zdatności zadaniowej systemu antropotechnicznego w aspekcie bezpieczności. II Krajowa Konferencja DIAG'90 "Diagnostyka techniczna urządzeń i systemów", Kielce - Borków 1990, Materiały konferencyjne, T. 1, ss. 6. [58] Będkowski L., Denys Z., Dąbrowski T.: Hamulcowy układ optymalno-poślizgowy jako układ dozorujący. Przegląd Mechaniczny, Nr 13, SimPress, 1990, ss. 10. [59] Będkowski L., Florek J., : Zarys koncepcji diagnozowania dynamicznie modyfikowanego. II Krajowa Konferencja DIAG'90 "Diagnostyka techniczna urządzeń i systemów", Kielce Borków 1990, Materiały konferencyjne, T. 1, ss. 9. [60] Będkowski L.: Diagnozowanie systemów technicznych. IV Szkoła Inżynierii Systemów, Kiekrz 1990, Wyd. ITWL - Materiały konferencyjne, T. 2, ss. 10. [61] Będkowski L.: Komputerowe wspomaganie wnioskowania diagnostycznego. Biuletyn WAT, Nr 6/90 (454), Warszawa 1990, ss

194 [62] Będkowski L., Dąbrowski T.: Model symulacyjny hamulcowego układu optymalno-poślizgowego. Konferencja Hamulcowa'91 "Hamulce pojazdow drogowych", Łódź 1991, Materiały konferencyjne, T. 2, ss. 10. [63] Będkowski L.: Elementy Diagnostyki Technicznej. Wyd. WAT, Warszawa 1992, ss [64] Będkowski L.: Dyskusja kierunków działalności w diagnostyce technicznej. Konwersatorium KD'92 "Problemy Diagnostyki Technicznej", Żegiestów 1992, Materiały konwersatorium, ss. 6. [65] Będkowski L., Dąbrowski T.: Prognozowanie czasu bezawaryjnej pracy silnika turbinowego typ 89. Sprawozdanie z pracy n-b. nr 90/WAT/92, Warszawa 1992, ss. 46. [66] Będkowski L., Dąbrowski T., Ziemba S.: Niezawodność a diagnoza w systemach transportowych. Konferencja "Problemy niezawodności transportu", Spała 1993, Wyd. ITWL - Materiały konferencyjne, ss. 8. [67] Będkowski L., Dąbrowski T.: Diagnostic inference based on predicted effective trajectory. Applied Mathematics and Computer Science, No 3/93, Technical University Press Zielona Góra 1993, pp [68] Będkowski L., Dąbrowski T.: HUOP a niezawodność systemu kierowca-pojazddroga. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, Nr 32, PW 1993, ss. 5. [69] Będkowski L., Dąbrowski T.: Prognozowanie czasu zdatności środków transportowych. Konferencja "Problemy niezawodności transportu", Spała 1993, Wyd. ITWL - Materiały konferencyjne, ss. 10. [70] Będkowski L., Ziemba S.: Przepływ informacji diagnostycznej w systemie kierowca-pojazd-droga. VIII Konferencja "Diagnostyka pojadzów i maszyn roboczych", Kielce - Borków 1992, Zeszyty Naukowe PŚ - Zeszyt nr 49/93, ss. 12. [71] Będkowski L., Dąbrowski T.: Agregacja diagnostyczna systemu antropotechnicznego. IX Konferencja "Diagnostyka maszyn roboczych i pojazdów", Bydgoszcz Borówno 1994, Materiały konferencyjne - Ref. zamawiane, ss. 16. [72] Będkowski L., Dąbrowski T.: Potencjałowe kryterium bezpieczeństwa systemu antropotechnicznego. V Sympozjum Bezpieczeństwa Systemów, Poznań-Kiekrz 1994, Wyd. ITWL - Materiały Sympozjum, T. 1, ss. 8. [73] Będkowski L., Dąbrowski T.: Diagnozowanie operatora w systemie antropotechnicznym. III Krajowa Konferencja DIAG'95 "Diagnostyka Techniczna Urządzeń i Systemów", Szczyrk 1995, Wyd. ITWL - Materiały konf., T. 4, ss. 14. [74] Będkowski L., Dąbrowski T.: Koncepcja symulacyjnego trenażera diagnostycznoeksploatacyjnego. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, Nr 4/95, PAN, 1995, ss. 8. [75] Będkowski L., Dąbrowski T.: Niezawodność zadaniowa jako funkcja poziomu informacji o stanie obiektu. XXIII Zimowa Szkoła Niezawodności "Metody powyższania niezawodności rezerwowaniem", Szczyrk 1995, Materiały konferencyjne, ss. 8. [76] Będkowski L., Dąbrowski T.: Problemy diagnozowania w systemach antropotechnicznych. I Kongres Diagnostyki Technicznej KDT'96, Gdańsk 1996, Materiały kongresu, T. 1, ss. 30. [77] Będkowski L., Dąbrowski T.: Prognozowanie właściwości systemu antropotechnicznego w oparciu o trajektorie efektowe. I Kongres Diagnostyki Technicznej KDT'96, Gdańsk 1996, Materiały kongresu, T. 2, ss

195 [78] Będkowski L., Dąbrowski T.: Trajektoria efektywności bezpieczeństwa użytkowania systemu antropotechnicznego. VI Sympozjum Bezpieczeństwa Systemów, Poznań Kiekrz 1996, Wyd. ITWL - Materiały konferencyjne, T. 1, ss. 6. [79] Będkowski L., Dąbrowski T.: Właściwości użytkowe systemu antropotechnicznego jako funkcja procesu diagnostyczno-obsługowego. VIII Krajowy Kongres Eksploatacji Urządzeń Technicznych, Krynica Górska 1997, Problemy Eksploatacji Nr 4/97, ss. 11. [80] Będkowski L., Dąbrowski T.: Komputerowy system wspomagający inżyniera osprzętu. V Miedzynarodowa Konferencja "Diagnostyka samolotow i śmigłowców" AirDIAG'97, Warszawa 1997, Wyd. ITWL - Materiały konferencyjne, ss. 8. [81] Będkowski L., Dąbrowski T.: Niezawodność sterowania pojazdem wyposażonym w ABS. VI Konferencja "Problemy niezawodności transportu", Ustroń-Jaszowiec 1997, Wyd. ITWL - Materiały konferencyjne, T. 1, ss. 8. [82] Będkowski L., Dąbrowski T.: Niezawodność systemów dozorowanych. XXV Zimowa Szkoła Niezawodności "Problemy niezawodności obiektów technicznych i tolerowanie uszkodzeń w procesie realizacji zadań", Szczyrk 1997, Materiały konferencyjne, ss. 6. [83] Będkowski L., Dąbrowski T.: Zagadnienia komputerowego wspomagania inżyniera-diagnostyka w systemie eksploatacji. Konwersatorium PTDT "Wybrane Problemy Diagnostyki Maszyn", Ciechocinek 1997, Materiały Konwersatorium, ss. 6. [84] Będkowski L., Dąbrowski T.: Bezpieczeństwo manewru unikania zderzenia samochodu z przeszkodą. Problemy Bezpieczeństwa w Pojazdach Samochodowych, Kielce 1998, Materiały konferencyjne, ss. 10. [85] Będkowski L., Dąbrowski T.: Diagnozowanie bezpieczeństwa systemu antropotechnicznego w oparciu o model potencjałowy. VII Konferencja "Bezpieczeństwo Systemów", Zakopane-Kościelisko 1998, Wyd. ITWL, T. 1, ss. 6. [86] Będkowski L., Dąbrowski T.: Niezawodność wymuszonego manewru pojazdem wyposażonym w ABS. XXVI Zimowa Szkoła Niezawodności "Problemy niezawodności obiektów technicznych. Konstrukcja, technologia, eksploatacja", Szczyrk 1998, Materiały konferencyjne, ss. 9. [87] Będkowski L., Dąbrowski T.: Diagnozowanie procesu sterowania pojazdem w sytuacji zagrożenia. "Diagnostyka 99" X Konferencja "Diagnostyka Maszyn Roboczych i Pojazdów", Bydgoszcz-Borówno 1999, Materiały konferencyjne, T. 1, ss. 8. [88] Będkowski L., Dąbrowski T.: Aplikacja komputerowego systemu wspomagania inżyniera obsługi statków powietrznych. "Explo-Ship,99", Międzyzdroje-Kopenhaga- Szczecin 1999, Materiały konferencyjne, T. 1, ss. 8. [89] Będkowski L., Dąbrowski T.: Komputerowe wspomaganie operatora systemu obsługowego. Kwartalnik Inżynieria Maszyn, Vol.3, nr 4/1998, Agenda Wydawnicza Wrocławskiej Rady FSNT NOT, Wrocław 1999, ss. 16. [90] Będkowski L., Dąbrowski T.: Komputerowe wspomaganie procesu diagnostyczno-obsługowego. AirDIAG'99 VI Międzynarodowa Konferencja Diagnostyka samolotów i śmigłowców, Warszawa 1999, Wyd. ITWL, T. 1, ss.10. [91] Będkowski L., Dąbrowski T.: Koncepcja komputerowego systemu wspomagania operatora obsługi. "Explo-Ship,99", Międzyzdroje-Kopenhaga-Szczecin 1999, Materiały konferencyjne, T. 1, ss

196 [92] Będkowski L., Dąbrowski T.: Model potencjałowy SAT podstawą wnioskowania eksploatacyjnego. XXVII Zimowa Szkoła Niezawodności "Metody sieciowe w inżynierii niezawodności", Szczyrk 1999, Materiały konferencyjne, T. 2, ss. 12. [93] Będkowski L., Dąbrowski T.: Niezawodność i bezpieczność jako funkcja właściwości procesu obsługiwania. "KONBiN,99", I Krajowa Konferencja Bezpieczeństwa i Niezawodności, Zakopane-Kościelisko 1999, Wyd. ITWL, T. 1, ss. 12. [94] Będkowski L., Dąbrowski T.: Trajektoria efektu użytkowego SAT podstawą wnioskowania eksploatacyjnego. XXVII Zimowa Szkoła Niezawodności "Metody sieciowe w inżynierii niezawodności", Szczyrk 1999, Materiały konf., T. 2, ss. 10. [95] Będkowski L., Dąbrowski T.: Użytkowe diagnozowanie różnicowe układów hamulcowych pojazdów samochodowych. "Diagnostyka samochodowa,99", Łódź 1999, Materiały konferencyjne, ss. 8. [96] Będkowski L., Dąbrowski T., Prażewska M.: System doradczy inżyniera eksploatacji osprzętu statku powietrznego. Sprawozdanie z PB KBN nr 9T12C06012, WAT, Warszawa 1999, ss [97] Będkowski L., Dąbrowski T.: Elementy syntezy systemu wspomagającego diagnostę w procesach obsługowych. XXVII Sympozjum "Diagnostyka Maszyn", Węgierska Górka 2000, Materiały konferencyjne, ss. 14. [98] Będkowski L., Dąbrowski T.: Pakiet programowy "SYDIOS" narzędziem wspomagania decyzji obsługowych. XXVIII Zimowa Szkoła Niezawodności "Problemy decyzyjne w inżynierii niezawodności", Szczyrk 2000, Materiały konferencyjne, ss. 13. [99] Będkowski L., Dąbrowski T.: Computer operator helping system. II International Congress of Technical Diagnostics Diagnostics 2000, Warsaw, pp. 8. [100] Będkowski L., Dąbrowski T.: Selected problems of diagnosing in man-machine systems based on potential criterions. II International Congress of Technical Diagnostics Diagnostics 2000, Warsaw, pp. 8. [101] Będkowski L., Dąbrowski T.: Diagnostyczne wskaźniki potencjałowe użytkowej zdatności systemów antropotechnicznych. Materiały XXVIII Ogólnopolskiej Konferencji Diagnostyka Maszyn, Węgierska Górka 2001, ss. 12. [102] Będkowski L., Dąbrowski T.: Wnioskowanie diagnostyczne w oparciu o trajektorie i wskaźniki potencjałowe. Materiały XXVIII Ogólnopolskiej Konferencji Diagnostyka Maszyn, Węgierska Górka 2001, ss. 6. [103] Będkowski L., Dąbrowski T.: Struktura systemu bezpieczeństwa i kryteria bezpieczności systemu antropotechnicznego. Materiały Międzynarodowej Konferencji Bezpieczeństwa i Niezawodności KONBiN 2001, Szczyrk 2001, ss. 10. [104] Będkowski L., Dąbrowski T.: Wnioskowanie użytkowo-bezpiecznościowe w oparciu o kryteria i trajektorie potencjałowe. Materiały Międzynarodowej Konferencji Bezpieczeństwa i Niezawodności KONBiN 2001, Szczyrk 2001, ss. 8. [105] [106] [107] Bobrowski D.: Probabilistyka w zastosowaniach technicznych. WNT, Warszawa 1980, ss

197 [108] Bojarski W.: Podstawy analizy i inżynierii systemów. PWN, Warszawa [109] Boniecki R., Rawłuszko J., Żółtowski B.: Kształtowanie umiejętności operatorów przy pomocy trenażerów. Konferencja Diagnostyka 99, Materiały konferencyjne, Tom I, Bydgoszcz Borówno 1999, ss. 10. [110] Boniecki R., Żółtowski B.: Testing the reliability of operators with the use of simulators. II International Congress of Technical Diagnostics Diagnostics 2000, Warsaw, pp. 8. [111] Borgoń J., Jaźwiński J.: Niezawodność eksploatacyjna i bezpieczeństwo lotów. WKiŁ, Warszawa 1989, ss [112] Borgoń J., Jaźwiński J., Klimaszewski S., Żmudziński Z., Żurek J.: Symulacyjne metody badania bezpieczeństwa lotów. Wydawnictwo ASKON, Warszawa 1997, ss [113] Borowski R., Płachtyna O.: Składowe symetryczne napięć i prądów w diagnostyce napędu elektrycznego z silnikiem indukcyjnym. Materiały XXVIII Ogólnopolskiej Konferencji Diagnostyka Maszyn, Węgierska Górka 2001, ss. 6. [114] Box G., Jenkins G.: Analiza szeregów czasowych. Prognozowanie i sterowanie. PWN, Warszawa 1983 (tłum. z j. ang.). [115] Brandowski A.: Zasada nauki o bezpieczeństwie. Konferencja Bezpieczeństwo i Niezawodność KONBiN 99, Materiały konferencyjne, Tom 1, Zakopane-Kościelisko [116] Brandowski A., Girtler J.: Diagnostic methods in safety science. II International Congress of Technical Diagnostics Diagnostics 2000, Warsaw, pp. 12. [117] Catelani M., Fedi G.: A fully automated measurement system for fault diagnosis of analog electronic circuits. XIV IMEKO World Congress, Tampere, Finland 1997, Topic 10, CD-ROM. [118] Cempel Cz.: Diagnostyka wibroakustyczna maszyn. PWN, Warszawa 1989, ss [119] Cempel Cz.: Prognozy rozwoju diagnostyki technicznej. Materiały Sympozjum Prognozy rozwoju nauki o eksploatacji, Wyd. MCNEMT Radom 1990, ss. 15. [120] Cempel C., Natke H.G.: System life cycle - system life: the model based technical diagnostics a view on holistic modeling. System Research Vol. No , pp [121] Cempel C., Natke H. G.: The modeling of energy transforming and energy recycling systems. Journal of Systems Engineering, No. 6, 1996, Springer-Verlag London Limited, pp [122] Cempel C., Natke H.G.: Holistic dynamics of systems. Journal of Systems Engineering, No , pp [123] Cempel C.: Energy processors in systems engineering and their evolution. Bull. Pol. Acad. Sci., Vol. 45, No , pp [124] Cempel C.: Life, dynamics and condition monitoring of mechanical systems in operation. II International Congress of Technical Diagnostics Diagnostics 2000, Warsaw, pp. 20. [125] Cempel C.: Signals, symptoms, faults condition oriented multi dimensional monitoring of systems in operation. Materiały XXVIII Ogólnopolskiej Konferencji Diagnostyka Maszyn, Węgierska Górka 2001, ss

198 [126] Chen J., Patton R.J.: Robust model-based fault diagnosis for dynamic systems. Kluwer Academic Publishers, Boston [127] Chengyu Gan., Danai K.: Fault diagnosis of the IFAC benchmark problem with a model-based recurrent neural network. IEEE International Conference on Control Applications, Vol. 2, 1999, pp [128] Cholewa W.: Systemy doradcze w diagnostyce technicznej. Materiały IX Konferencji Diagnostyka Maszyn Roboczych i Pojazdów, Bydgoszcz [129] Cholewa W., Kaźmierczak J.: Data processing and reasoning in technical diagnostics. WNT, Warszawa [130] Cholewa W., Kiciński J.: Diagnostyka techniczna. Odwrotne modele diagnostyczne. Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice [131] Clark R.N.: A simplified instrument failure detection scheme. IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems, 1978, No 14(4), pp [132] Collacott R.A.: Mechanical fault diagnosis and condition monitoring. Chapman and Hall London, 1977, pp [133] Czaja Z., Zielonko R.: The method of electronic circuits diagnosis based on bilinear transformation in 3D and 4D space. II International Congress of Technical Diagnostics Diagnostics 2000, Warsaw, pp. 6. [134] Dąbrowski T.: Planowanie badania diagnostycznego w oparciu o chwilowe wartości cech sygnału diagnostycznego. Biuletyn WAT, Nr 7/75, Warszawa 1975, ss. 7. [135] Dąbrowski T.: Diagnozowanie stanu wybranej klasy obiektów technicznych w warunkach losowych zakłóceń. Rozpr. doktorska, Wojskowa Akademia Techniczna, 1977, ss [136] Dąbrowski T.: Diagnostyka maszyn elektrycznych. Konferencja "Elektromaszynowe przetworniki energii i informacji sterowane elektronicznie w układach automatyki", WAT, Warszawa 1979, Materiały konferencyjne, ss. 3. [137] Dąbrowski T.: Maszyna elektryczna jako obiekt diagnozowania. IX Szkoła Niezawodności - RELEMA "Uszkodzenia obiektów technicznych", Kołobrzeg 1984, Materiały konferencyjne, T. XV, ss. 18. [138] Dąbrowski T.: Wybrane elementy problematyki diagnozowania maszyn elektrycznych. XII Szkoła Niezawodności - RELEMA "Jakość i niezawodność maszyn i napędów elektrycznych", Kołobrzeg 1985, Materiały konferencyjne, T. XX, ss. 13. [139] Dąbrowski T.: Hamulcowy układ optymalno-poślizgowy HUOP-2. Autotechnika Motoryzacyjna, Nr 6/1990, Sigma, ss. 4. [140] Dąbrowski T.: Kierunkowe kryteria bezpieczeństwa systemu kierowca-pojazddroga. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, Nr 4/1992, PAN, ss. 11. [141] Dąbrowski T.: Funkcje diagnostyki w systemie eksploatacji. I Konferencja Praktycznej Eksploatacji Techniki Lotniczej, Poznań Kiekrz 1993, Wyd. ITWL - Materiały konferencyjne, ss. 6. [142] Dąbrowski T.: Diagnostyka w systemie eksploatacji. IV Krajowa Konferencja DIAG'98 "Diagnostyka Techniczna Urządzeń i Systemów", Szczecin-Międzyzdroje 1998, Materiały konferencyjne, T. 1, ss. 14. [143] Dąbrowski Z.: The nonlinear models in technical diagnostics. II International Congress of Technical Diagnostics Diagnostics 2000, Warsaw, pp

199 [144] Dietrych J.: System i konstrukcja. WNT, Warszawa 1985, Wyd. 2, ss [145] Dobry M.W.: Optymalizacja przepływu energii w systemie człowiek - narzędzie podłoże (CNP). Rozprawa hab., Seria Rozprawy Nr 330, ISSN , Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań [146] Dobry M.W.: Theoretical foundations of generalized energy condition monitoring of mechanical structures and diagnostics of biomechanical systems. II International Congress of Technical Diagnostics Diagnostics 2000, Warsaw, pp. 10. [147] Findeisen W.: Analiza systemowa podstawy i metodologia. PWN, Warszawa [148] Fiok A., Grabski F., Jaźwiński J.: Influence of the measurement on the Bayesian identification of the technical object states. IMEKO XV, Osaka, Japan, [149] Fiok A., Grabski F., Jaźwiński J.: Identification of the state of technical object by measurement of many features. IMEKO XVI, Wiedeń, Austria, [150] Florek J.: Diagnozowanie dynamicznie i indywidualnie modyfikowane. Rozprawa doktorska, Wojskowa Akademia Techniczna, 1992, ss [151] Girtler J.: Probabilistic measures of diagnosis likelihood about the technical state of transport means. Archives of Transport, Vol. 11/99, No 3-4, 1999, pp [152] Girtler J.: Work of a system as the symptom of the changes in its technical condition. II International Congress of Technical Diagnostics Diagnostics 2000, Warsaw, pp. 10. [153] Gordon G.: System simulation. Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey 1969, pp [154] Gutenbaum J.: Modelowanie matematyczne systemów. PWN, Warszawa 1987, ss [155] Isermann R.: Supervision, fault detection and diagnosis of technical systems. Control Eng. Practice, Vol. 5, No. 5, [156] [157] [158] Jaźwiński J., Ważyńska-Fiok K.: Niezawodność systemów technicznych. PWN, Warszawa 1990, ss [159] Jaźwiński J., Ważyńska-Fiok K.: Bezpieczeństwo systemów. PWN, Warszawa 1993, ss [160] Jaźwiński J, Żurek J.: Algorytm symulacyjny badania układów system zabezpieczany system zabezpieczający. Konferencja Bezpieczeństwo i Niezawodność KONBiN 99, Tom 2, Zakopane-Kościelisko, [161] Jaźwiński J., Żurek J.: Reliability and safety of a simplified transportation system with account taken of counteracting a dangerous situation. Archives of Transport, Vol. 11/99, No 1-2, 1999, pp [162] Kondratowicz L.: Modelowanie symulacyjne systemów. WNT, Warszawa 1978, ss [163] Konieczny J.: Inżynieria systemów działania. WNT, Warszawa

200 [164] Korbicz J.: Optimization of neural models in diagnostics of industrial processes. II International Congress of Technical Diagnostics Diagnostics 2000, Warsaw, pp. 8. [165] Kościelny J.M.: Diagnostyka ciągłych zautomatyzowanych procesów przemysłowych metodą dynamicznych tablic stanu. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, Seria Elektronika, Zeszyt 95, [166] Kościelny J.M., Syfert M.: Analysis of characteristics of diagnostic algorithms based on local and global object models. II International Congress of Technical Diagnostics Diagnostics 2000, Warsaw, pp. 12. [167] Kowalkowski Z.: Metoda wyznaczania potencjału użytkowego w aspekcie diagnozowania projektowego i eksploatacyjnego struktury pokładowego układu przesyłowo-rozdzielczego. Rozpr. doktorska, Wojskowa Akademia Techniczna, 1987, ss [168] Kulesza R.: Podstawy diagnostyki sieci logicznych i komputerowych. Wyd. WAT, Warszawa 2000, ss [169] Lewitowicz J.: Eksploatyka aksjomaty prawa i teorie. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, Zeszyt 3, [170] Lewitowicz J.: Diagnozowanie, genezowanie i prognozowanie wskaźników bezpieczeństwa. Konferencja Bezpieczeństwo i Niezawodność KONBiN 99, Materiały konferencyjne, Tom 2, Zakopane-Kościelisko [171] Lewitowicz J.: Contemporary problems of diagnosing airplanes and helicopters. II International Congress of Technical Diagnostics Diagnostics 2000, Warsaw, pp. 5. [172] Liu R.: Testing and diagnosis of analog circuits and systems. Van Nostrand Reinhold, New York, [173] Łozowicka-Stupnicka T.: Ocena ryzyka i zagrożeń w złożonych systemach człowiek obiekt techniczny środowisko. Wyd. Politechniki Krakowskiej, Kraków [174] Martens G., Dyck J.: Fault identification in electronic circuit with the aid of bilinear transformation. IEEE Trans. on Reliability, No 2, 1972, pp [175] Michalski R.: Mikroprocesorowy system nadzoru stanu technicznego kombajnu zbożowego. Materiały II Konferencji Naukowej Systemy mikroprocesorowe w rolnictwie, Politechnika Warszawska Płock, [176] Michalski R.: Development of diagnostic control systems of agricultural machines operation. II International Congress of Technical Diagnostics Diagnostics 2000, Warsaw, pp. 8. [177] Młokosiewicz J.R.: Metoda wielopoziomowego badania stanu obiektów technicznych i synteza systemu diagnostycznego. Rozprawa hab., Wyd. WAT, Nr 1734/87. Warszawa, [178] Moczulski W.: Methodology of acquisition of diagnostic knowledge on machinery. II International Congress of Technical Diagnostics Diagnostics 2000, Warsaw, pp. 10. [179] Moczulski W.: Metody pozyskiwania diagnostycznej wiedzy deklaratywnej i proceduralnej. Materiały XXVIII Ogólnopolskiej Konferencji Diagnostyka Maszyn, Węgierska Górka 2001, ss. 6. [180] Morel J.: Vibrations des machines et diagnostic de leur etat mecanique. Edition Eyrolles, Paris

201 [181] Mulawka J.J.: Systemy ekspertowe. WNT, Warszawa 1996, ss [182] Natke H.G., Cempel C.: Holistic modeling as a tool for the diagnosis of critical complex systems. Automatica, Vol. 32. No , pp [183] Niziński S.: Logistyka w systemach działania. Wyd. ITE, Radom [184] Niziński S., Ligier K.: Importance of diagnostics in management of exploitation of technical objects. II International Congress of Technical Diagnostics Diagnostics 2000, Warsaw, pp. 8. [185] Niziński S., Ligier K.: Metodyka budowy informatycznych systemów zarządzania eksploatacją obiektów technicznych z uwzględnieniem diagnostyki. Materiały XXVIII Ogólnopolskiej Konferencji Diagnostyka Maszyn, Węgierska Górka 2001, ss. 12. [186] Oziemski S.: Efektywność eksploatacji maszyn. Podstawy technicznoekonomiczne. Wyd. ITE, Radom 1999, ss [187] [188] [189] Patton R.J., Frank P.M., Clark R.N.: Fault diagnosis in dynamic systems theory and applications. Prentice Hall, Englewood Cliffs, New York [190] Patton R.J., Frank P.M., Clark R.N.: Issues of fault diagnosis for dynamic systems. Springer, London 2000, pp [191] Powierża L.: Zarys inżynierii systemów bioagrotechnicznych. Cz.1. Podstawy. Wyd. ITE, Radom 1997, ss [192] Prażewska M.: Niezawodność urządzeń elektronicznych. WKiŁ, Warszawa 1987, ss [193] Prażewska M.: Maintenance producibility of electrical equipment of railway vehicles. Archives of Transport, No 1, 1991, pp [194] Prażewska M.: Inspection of reliability of unit production objects. Bulletin MUT No 10(518), Electronics and Telecommunication, Warsaw 1995, pp [195] Rasiowa H.: Wstęp do matematyki współczesnej. PWN, Warszawa 1971, ss [196] Ratajczak Z.: Niezawodność człowieka w pracy. PWN,Warszawa [197] Robotycki A., Zielonko R.: Component connection model and method for fault diagnosis of analog piecewise linear circuits. II International Congress of Technical Diagnostics Diagnostics 2000, Warsaw, pp. 6. [198] Rouse W.B.: Models of human problem solving: detection, diagnosis and compensation for system failures. Automatica, No 19(6), [199] Sapiecha K.: Testowanie i diagnostyka systemów cyfrowych. PWN, Warszawa 1987, ss [200] [201] Sienkiewicz P.: Teoria efektywności systemów. Ossolineum, Warszawa

202 [202] Siedler J., Badach A., Molisz W.: Metody rozwiązywania zadań optymalizacji. WNT, Warszawa 1980, ss [203] Słownik języka polskiego. PWN, Warszawa [204] Smalko Z., Jaźwiński J.: Application of expert methods to risk assessment of air transport systems. Archives of Transport, Vol. 10/98, No 3-4, 1998, pp [205] Smalko Z.: Podstawy eksploatacji technicznej pojazdów. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa [206] Smokowski R.: Struktura systemów diagnostycznych w aspekcie informacyjnym. Rozprawa doktorska, Wojskowa Akademia Techniczna, 1990, ss [207] Szopa T.: Podstawowe pojęcia i miary bezpieczeństwa. Konspekt seminaryjny, Warszawa 1993, ss. 17. [208] Szopa T.: Związki i różnice między pojęciami ryzyka i zagrożeń. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, Zeszyt 4, [209] Szymanek A.: Zastosowanie modelu niedoskonałego kontrolera do oceny niezawodności kierowcy w trudnej sytuacji drogowej. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, Zeszyt 4, [210] Szymanek A.: Mechanism of danger philosophical methodological and mathematical aspects. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, Zeszyt 4, [211] Szymków A.: Struktura diagnostyczna obiektu technicznego w aspekcie procesu diagnozowania. Rozprawa doktorska, Wojskowa Akademia Techniczna, 1987, ss [212] Tadeusiewicz R.: Neural networks as a little used diagnostic tool. II International Congress of Technical Diagnostics Diagnostics 2000, Warsaw, pp. 13. [213] Talbott C.M.: Diagnosis and prognosis of high-power electric submersible pumps. II International Congress of Technical Diagnostics Diagnostics 2000, Warsaw, pp. 6. [214] Tomaszek H., Wróblewski M.: Zarys oceny efektywności eksploatacji wojskowych statków powietrznych z uwzględnieniem kosztów. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, Zeszyt 3, [215] Tylicki H.: Optymalizacja procesu prognozowania stanu technicznego pojazdów mechanicznych. Rozprawa hab., Wyd. ATR Bydgoszcz, Rozprawy Nr 86, [216] Tylicki H.: Wybrane problemy badania ewolucji stanu maszyn. Materiały XXVIII Ogólnopolskiej Konf. Diagnostyka Maszyn, Węgierska Górka 2001, ss. 6. [217] Wawrzyński W.: Metoda diagnostyki elektrycznego wyposażenia pojazdów szynowych. Rozprawa doktorska, Wyd. Politechniki Warszawskiej, 1983, ss [218] Wawrzyński W.: Zagadnienia metodologiczne diagnostyki systemów sterowania w transporcie. Rozprawa hab., Wyd. Politechniki Warszawskiej, Prace Naukowe, Transport, Zeszyt 36, Warszawa [219] Weinberg G. M.: Myślenie systemowe. WNT, Warszawa [220] Winiwarter P., Cempel C.: Life symptoms the behaviour of open systems with limited energy dissipation capacity and evolution. System Research 1992, vol.3, No 4, pp [221] Woropay M.: Metody oceny realizacji procesu eksploatacji w systemie transportowym. Wyd. Instytutu Technologii Eksploatacji, Radom

203 [222] Yarmolik V.N.: Fault diagnosis of digital circuits. Wiley and Sons, Chichester, [223] Zamojski W.: Niezawodność i eksploatacja systemów. Wyd. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław [224] Zelias A.: Teoria prognozy. PWE, Warszawa [225] Żółtowski B., Ćwik Z.: Leksykon diagnostyki technicznej. Wyd. ATR Bydgoszcz 1996, ss [226] Żółtowski B.: Podstawy diagnostyki maszyn. Wyd. ATR Bydgoszcz 1996, ss [227] Żółtowski B., Józefik W.: Diagnostyka techniczna elektrycznych urządzeń przemysłowych. Wyd. ATR Bydgoszcz 1996, ss [228] Żurek J.: Modelowanie symboliczne systemów bezpieczeństwa i niezawodności w transporcie lotniczym. Rozprawa hab., Wyd. Politechniki Warszawskiej, Prace Naukowe, Transport, Zeszyt 39, Warszawa

204 PRZYKŁAD 1.1. DODATEK 1 Ilustracja użytkowego diagnozowania systemu antropotechnicznego z wykorzystaniem potencjałowo-trajektoriowej metody prognozowania stanu Przyjmijmy, że system zawiera obiekt, który jest diagnozowany wyłącznie predykcyjnie i sterowany apriorycznie. Trajektoria potencjalności obiektu (a tym samym i systemu) jest losowa, skokowa, bezzwłoczna, z ograniczeniem. Trajektoria potencjału jest losowa, ciągło-skokowa (tj. ciągła do chwili uszkodzenia się obiektu, skokowa w chwili zmiany stanu), bez akumulacji efektu. Obiekt techniczny diagnozowanego systemu antropotechnicznego reprezentowany jest przez komputerowy model symulacyjny o podanych poniżej właściwościach. Obiekt posiada jedną, dominującą wielkość opisującą l(t), której model matematyczny ma postać: 4 l t l 0 kt (1.1.1) gdzie: k współczynnik wielomianu; l 0 wartość początkowa wielkości opisującej; kt 4 wskaźnik intensywności zmian zużyciowo-starzeniowych w obiekcie. Współczynnik k jest zmienną losową opisaną rozkładem normalnym uciętym f k o parametrach: k d, k g dolna (najmniejsza) i górna (największa) wartość współczynnika k; k m wartość modalna rozkładu współczynnika k; - odchylenie standardowe rozkładu współczynnika k. Rodzinę przebiegów l(t) dla różnych, zdeterminowanych wartości współczynnika k przedstawia Rys W modelu przyjęto, że uszkodzenie zużyciowo-starzeniowe następuje w chwili, w której zmienna opisująca l(t) przekracza od góry wartość l min. Rozkład czasu do losowego uszkodzenia obiektu (łącznie: niezależnego i zależnego) ma postać: g Θ λ 1λ 2 t z exp λ 1t z λ 2 t dt (1.1.2) gdzie: - czas do uszkodzenia losowego; t 0 = 0 - początek przedziału czasu realizacji zadania; t z koniec przedziału czasu realizacji zadania; 1 = const - współczynnik intensywności uszkodzeń niezależnych; 2 (t) - współczynnik intensywności uszkodzeń zależnych; t z 0 204

205 k s współczynnik modelu. 2t 1 ks lmax lt (1.1.3) l max l l 0 gdy k = k d gdy k = k g l min 0 t z-x t T zad 0 T zad-x Rys Obraz przebiegu wielkości opisującej l(t) dla różnych wartości współczynnika k Oznaczenia: - czas do uszkodzenia zużyciowo-starzeniowego (podano przykładowo tylko dwie wartości); T zad przedział czasu realizacji zadania; l max, l min maksymalna i minimalna, dopuszczalna wartość wielkości opisującej l(t); t z-x końcowa chwila przedziału T zad-x czasu realizacji zadania x. Potencjalność obiektu zależy od wielkości opisującej zgodnie z modelem: Epmax a lr l t lmin l t l0 Ep l (1.1.4) 0 l t lmin l t l0 gdzie: l r wartość wielkości opisującej, przy której potencjalność osiąga wartość maksymalną E p-max ; a współczynnik modelu; l 0 [l min, l max ]. Przykładowy przebieg funkcji E p (l) przedstawia Rys Ponieważ wielkość opisująca jest funkcją czasu (1.1.1) to potencjalność także zależy od czasu, zgodnie z następującą zależnością: E p 4 t E a l l kt p 205 r 0 max (1.1.5)

206 Przykładowy przebieg funkcji E p (t) przedstawia Rys E p E p-max E p-0 E p-kr2 E p-kr1 E p-min l(t) l min l r l 0 l max Rys Obraz zależności potencjalności E p od wielkości opisującej l(t) Oznaczenia: E p-kr1, E p-kr2 krytyczne wartości potencjalności; wartości odpowiadające osiągnięciu przez wielkość opisującą wartości l min lub l max, (przekroczenie którejkolwiek z nich oznacza niezdatność obiektu); E p-0 początkowa wartość potencjalności; wartość odpowiadająca początkowej (ustawionej przez operatora) wartości wielkości opisującej l 0 ; l r wartość wielkości opisującej, przy której potencjalność osiąga maksymalną wartość. E p E p-max E p-min t T zad-dop Rys Przykładowy obraz funkcji potencjalności E p (t) Operator obiektu ma możliwość ustawienia początkowej wartości wielkości opisującej (l 0 ) oraz maksymalnej wartości potencjalności (E p-max ). Obiekt jest bezstratny; oznacza to, że potencjał użytkowy obiektu może zostać przetworzony w całości w efekt użytkowy. Wartość oczekiwana maksymalnego potencjału osiągalnego PAT, dla zadań o czasie trwania T zad 3 [j.u.cz.], wynosi F P-os-max = 1000 [j.pot.]. 206

207 Wartość oczekiwana maksymalnego potencjału dopuszczalnego PAT, dla zadań o czasie trwania T zad 3 [j.u.cz.], wynosi F P-d-max = 800 [j.pot.]. Minimalny potencjał osiągalny PAT, wynosi F P-os-min = 0 [j.pot.]. Minimalny potencjał dopuszczalny PAT, wynosi F P-d-min = 0 [j.pot.]. Wartość oczekiwana dysponowanego potencjału użytkowego rozpatrywanej PAT może być wyznaczona w oparciu o wyrażenia (3.22) i (3.27). Decydent systemu sformułował zadanie Z1 o następującej treści: W określonym czasie T zad-wym (np. T zad-wym = 3 [j.u.cz.]) PAT ma wytworzyć możliwie największy efekt użytkowy F E-max. Rozwiązanie Wyniki symulacyjnych, diagnostycznych badań obiektu scharakteryzowanego powyżej, przedstawiają Rys

208 F Pn-max = f(e p-max, l 0 ) F Pn-max (potencjał maksymalny obiektu nieakumulacyjnego) l 0 (początkowa wartość wielkości opisującej) E p-max (potencjalność maksymalna) Rys Zależność wartości oczekiwanej maksymalnego potencjału F Pn-max, obiektu bez akumulacji, od początkowej wartości wielkości opisującej l 0 i od maksymalnej potencjalności E p-max. (widok ogólny, przestrzenny) F Pn = f(e p-max, T zad ) dla l 0 = 175 F Pn (potencjał obiektu nieakumulacyjnego) T zad (przedział czasu realizacji zadania) E p-max (potencjalność maksymalna) Rys Zależność wartości oczekiwanej maksymalnego potencjału F Pn-max, obiektu bez akumulacji, od przedziału czasu realizacji zadania T zad i od maksymalnej potencjalności E p-max (widok ogólny, przestrzenny). 208

209 7 Wykres equipotencjalny F Pn (T zad, E p-max ) dla obiektu nieakumulacyjnego dla l 0 = 175 dla systemu nieakumulacyjnego l o = 175 T zad (przedział czasu realizacji zadania) Z E p-max (potencjalność maksymalna) Rys Zależność wartości oczekiwanej potencjału (F Pn ), obiektu bez akumulacji, od maksymalnej potencjalności (E p-max ) oraz od czasu trwania zadania (T zad ) Wnioski: 1. Obiekt może funkcjonować w wymaganym przedziale czasu, gdyż: T zad-wym < T zad-dop 2. Maksymalna wartość potencjału dla przedziału czasu T zad = 3 [j.u.cz.] występuje w punkcie Z1 i wynosi ok. F Pn-max = 460 [j.pot.] 3. Współrzędnymi punktu Z1 są: E p-max = 300 [j.poten.]; l 0 = 175 [j.w.op.] 209

210 Wykres equipotencjalny F Pn-max (l 0, E p-max ) dla obiektu nieakumulacyjnego dla systemu nieakumulacyjnego l 0 (początkowa wartość wielkości opisującej) A B Z B E p-max (potencjalność maksymalna) A Rys Zależność wartości oczekiwanej maksymalnego potencjału (F Pn-max ), obiektu bez akumulacji, od maksymalnej potencjalności (E p-max ) oraz od początkowej wartości (l 0 ) wielkości opisującej Wnioski: 1. Dla E p-max = 300 [j.poten.] maksimum maksimorum potencjału (ok. 460 [j.pot.]) osiągane jest przy początkowej wartości wielkości opisującej zawierającej się w przedziale: 140 l [j.w.op.] 2. Utrzymywanie wartości l 0 w tym przedziale jest zadaniem operatora i warunkiem pomyślnego wykonania zadania Z1. 210

211 F Pn-max 460 Z1 300 E p-max Rys Zależność wartości oczekiwanej maksymalnego potencjału (F Pn-max ) od maksymalnej wartości potencjalności (E p-max ) przy początkowej wartości wielkości opisującej l 0 = 175 [j.w.op.] (przekrój A-A z Rys.1.1.7) Wniosek: Ekstremum potencjału maksymalnego obiekt osiąga przy potencjalności maksymalnej E p-max = 300 [j.poten.]. F Pn-max 460 Z l 0 Rys Zależność wartości oczekiwanej maksymalnego potencjału (F Pn-max ) od wartości początkowej (l 0 ) wielkości opisującej przy maksymalnej wartości potencjalności E p-max = 300 [j.poten.] (przekrój B-B z Rys.1.1.7) Wniosek: Zalecany ze względu na możliwość uzyskania maksymalnego potencjału (a tym samym i efektu) przedział zmian początkowej wartości wielkości opisującej l 0 wynosi: 140 l [j.w.op.] 211

212 F Pn-max 460 Z1 3 T zad E p-max Rys Trajektorie wartości oczekiwanej potencjału dysponowanego obiektu bez akumulacji - dla jednej wartości l 0 i ośmiu różnych wartości E p-max F Pn-max E p-opt 460 Z1 F p E p 3 T zad E p-opt Wniosek: Rys Trajektoria wartości oczekiwanej maksimum maksimorum potencjału dysponowanego obiektu bez akumulacji uzyskiwana przy stałej, optymalnej wartości l 0 i optymalnie zmienianej potencjalności maksymalnej E p-max Pełne możliwości potencjałowe (maksimum maksimorum potencjału) system osiąga przy sterowaniu maksymalną potencjalnością - w zależności od czasu trwania zadania T zad zgodnie z krzywą E p-opt, na Rys

213 Podsumowanie Diagnoza, wynikająca z analizy przytoczonych zależności i trajektorii potencjałowych (Rys ), może zawierać odpowiedzi co najmniej na następujące pytania: - czy realizacja wymaganego zadania jest możliwa? odp.: tak; - jaka jest wymagana wartość l 0? odp.: 140 l [j.w.op.]; - jaka jest wymagana wartość E p-max? odp.: 300 [j.poten.]; - jaka jest wartość oczekiwana potencjału dysponowanego F P-dys dla zadań o wymaganym czasie trwania T zad-z1 = 3 [j.u.cz.]? odp.: 460 [j.pot.]; - jaka jest maksymalna wartość oczekiwana potencjału dysponowanego F P-dysmax? odp.: 480 [j.pot.]; - jaki jest optymalny przedział czasu realizacji zadań T zad-dys-opt? odp.: 3,5 [j.u.cz.]; - jaki jest dopuszczalny przedział czasu realizacji zadań T zad-dop? odp.: 4,5 [j.u.cz.]; - jaka jest trajektoria potencjału dysponowanego F P-dys? odp.: krzywa nr 3 na Rys ; - jakie kwalifikacje (w zakresie diagnostyczno-terapeutycznym) powinien posiadać operator? odp.: powinien umieć ustawić w obiekcie wymagane wartości l 0 i E p-max. Ponadto, diagnoza może zwierać wartości potencjałowych wskaźników służących ilościowej ocenie właściwości systemu antropotechnicznego, a mianowicie: wskaźnik osiągalności zadań dopuszczalnych, o czasie trwania T zad 3 [j.u.cz.], wynosi: W P-os-d (T zad ) = 1 oznacza to, że wszystkie zadania dopuszczalne są osiągalne; wskaźnik dyspozycyjności do zadań dopuszczalnych, o czasie trwania T zad = 3,5 [j.u.cz.], wynosi: W P-dys-d (T zad ) = 0,6 oznacza to, że system jest zdatny do zrealizowania tylko części zadań dopuszczalnych; wskaźnik wymagalności zadań dopuszczalnych, wynosi: W P-wym-d (T zad-z1 ) = 0,575 oznacza to, że zadanie wymagane jest zadaniem dopuszczalnym; wskaźnik dyspozycyjności do zadania wymaganego, wynosi: W P-dys-wym (T zad-z1 ) = 0 oznacza to, że system jest zdatny do zrealizowania zadania wymaganego lecz nie dysponuje nadwyżką potencjału w stosunku do potencjału wymaganego. 213

214 PRZYKŁAD 1.2. Ilustracja użytkowego diagnozowania systemu antropotechnicznego z wykorzystaniem potencjałowo-trajektoriowej metody prognozowania stanu Przyjmijmy, że system zawiera obiekt o analogicznych właściwościach (w zakresie wielkości opisującej i potencjalności) jak obiekt w Przykładzie 1.1. Trajektoria dysponowanego potencjału PAT jest losowa, ciągło-ciągła (tj. ciągła do chwili uszkodzenia się obiektu, ciągła w chwili zmiany stanu i w stanie niezdatności), z pełną akumulacją efektu. Operator obiektu ma możliwość ustawienia początkowej wartości wielkości opisującej (l 0 ) oraz maksymalnej wartości potencjalności (E p-max ). Obiekt jest bezstratny; oznacza to, że potencjał użytkowy obiektu może zostać przetworzony w całości w efekt użytkowy. Wartość oczekiwana maksymalnego potencjału osiągalnego PAT, dla zadań o czasie trwania T zad 3 [j.u.cz.], wynosi F P-os-max = 1000 [j.pot.]. Wartość oczekiwana maksymalnego potencjału dopuszczalnego PAT, dla zadań o czasie trwania T zad 3 [j.u.cz.], wynosi F P-d-max = 800 [j.pot.]. Minimalny potencjał osiągalny PAT, wynosi F P-os-min = 0 [j.pot.]. Minimalny potencjał dopuszczalny PAT, wynosi F P-d-min = 0 [j.pot.]. Wartość oczekiwana dysponowanego potencjału użytkowego rozpatrywanej PAT może być wyznaczona w oparciu o wyrażenia (3.22), (3.24), (3.25) i (3.26). Decydent systemu sformułował zadanie Z2 o następującej treści: PAT ma wytworzyć efekt użytkowy o określonej wartości F E-wym (np. F E-wym 700 [j.ef.]) w możliwie najkrótszym czasie T zad-min. Rozwiązanie Wyniki symulacyjnych, diagnostycznych badań obiektu scharakteryzowanego powyżej, przedstawiają Rys

215 F Pa-max = f(e p-max, l 0 ) F Pa-max (potencjał maksymalny obiektu akumulacyjnego) l 0 (początkowa wartość wielkości opisującej) E p-max (potencjalność maksymalna) Rys Zależność wartości oczekiwanej maksymalnego potencjału F Pa-max, obiektu z akumulacją, od początkowej wartości wielkości opisującej l 0 i od maksymalnej potencjalności E p-max (widok ogólny, przestrzenny) F Pa = f(e p-max, T zad ) dla l 0 = 175 F Pa (potencjał obiektu akumulacyjnego) T zad (przedział czasu realizacji zadania) E p-max (potencjalność maksymalna) Rys Zależność wartości oczekiwanej maksymalnego potencjału F Pa-max, obiektu z akumulacją, od przedziału czasu realizacji zadania T zad i od maksymalnej potencjalności E p-max (widok ogólny, przestrzenny) 215

216 350 Wykres equipotencjalny F Pa-max (l 0, E p-max ) dla dla systemu obiektu akumulacyjnego B l 0 (początkowa wartość wielkości opisującej) A Z A B 400 E p-max (potencjalność maksymalna) Rys Zależność wartości oczekiwanej maksymalnego potencjału (F Pa-max ), obiektu z akumulacją, od maksymalnej potencjalności (E p-max ) oraz od początkowej wartości (l 0 ) wielkości opisującej Wnioski: 1. Obiekt może wykonać wymagane zadanie, gdyż: F P dys F Pwym 2. Maksymalna wartość potencjału (ok. 730 [j. pot.]) osiągana jest w punkcie Z2 o współrzędnych: l 0 = 175 [j.w.op.]; E p-max = 450 [j.poten.] 3. Obszarem możliwej realizacji zadania jest obszar wewnątrz krzywej equipotencjalnej o wartości 700 [j.pot.]. 4. W punkcie Z2 uzyskuje się minimalny przedział czasu realizacji zadania. 216

217 7 Wykres equipotencjalny F Pa (T zad, E p-max ) dla obiektu akumulacyjnego dla l 0 = 175 dla systemu akumulacyjnego l 0 = 175 T zad (przedział czasu realizacji zadania) Z E p-max (potencjalność maksymalna) Rys Zależność wartości oczekiwanej potencjału (F Pa ), obiektu z akumulacją, od maksymalnej potencjalności (E p-max ) oraz od czasu trwania zadania (T zad ) Wnioski: 1. Wymagana wartość potencjału (F P-wym = 700 [j.pot.]) osiągana jest dla zadań o czasie trwania T zad 3 [j.u.cz.], dla ustawień początkowych obiektu: l 0 = 175 [j.w.op.] E p-max = 450 [j.poten.] 2. Minimalny przedział czasu realizacji wymaganego zadania wynosi: T zad-min = 3 [j.u.cz.] 217

218 700 F Pa-max Z E p-max 450 Rys Zależność wartości oczekiwanej maksymalnego potencjału (F Pa-max ) od maksymalnej wartości potencjalności (E p-max ) przy początkowej wartości wielkości opisującej l 0 = 175 [j.w.op.] (przekrój A-A z Rys.1.2.3) F Pa-max Z l 0 Rys Zależność wartości oczekiwanej maksymalnego potencjału (F Pa-max ) od wartości początkowej (l 0 ) wielkości opisującej przy maksymalnej wartości potencjalności E p-max = 450 [j.poten.] (przekrój B-B z Rys.1.2.3) Wnioski: 1. Dla początkowej wartości wielkości opisującej l 0 = 175 [j.w.op.], dopuszczalny ze względu na możliwość uzyskania wymaganego efektu przedział zmian maksymalnej potencjalności E p-max wynosi: 275 E p-max 475 [j.poten.] 2. Ekstremum potencjału maksymalnego obiekt osiąga przy potencjalności maksymalnej E p-max = 450 [j.poten.]. 3. Dla potencjalności maksymalnej E p-max = 450 [j.poten.] dopuszczalny ze względu na możliwość uzyskania wymaganego potencjału (a tym samym i efektu) przedział zmian początkowej wartości wielkości opisującej l 0 wynosi: 145 l [j.w.op.] 218

219 700 F Pa-max Z2 3 T zad E p-max Rys Trajektorie wartości oczekiwanej potencjału dysponowanego obiektu z akumulacją - dla jednej wartości l 0 i ośmiu różnych wartości E p-max F Pa-max E p-opt 700 Z2 F P E p 3 T zad E p-opt Rys Trajektoria wartości oczekiwanej maksimum maksimorum potencjału dysponowanego obiektu z akumulacją uzyskiwana przy stałej, optymalnej wartości l 0 i optymalnie zmienianej potencjalności maksymalnej E p-max Wniosek: Pełne możliwości potencjałowe (maksimum maksimorum potencjału) system osiąga przy sterowaniu maksymalną potencjalnością - w zależności od czasu trwania zadania T zad zgodnie z krzywą E p-opt, na Rys

220 Podsumowanie Diagnoza, wynikająca z analizy przytoczonych zależności i trajektorii potencjałowych (Rys ), może zawierać odpowiedzi co najmniej na następujące pytania: - czy realizacja wymaganego zadania jest możliwa? odp.: tak; - jaki jest minimalny przedział czasu realizacji wymaganego zadania? odp.: 3,0 [j.u.cz.]; - jaka jest wymagana wartość l 0? odp.: 145 l [j.w.op.]; - jaka jest wymagana wartość E p-max? odp.: 450 [j.poten.]; - jaka jest maksymalna wartość oczekiwana potencjału dysponowanego F P-dys-max? odp.: 760 [j.pot.]; - jaki jest optymalny przedział czasu realizacji zadań T zad-dys-opt? odp.: 4,2 [j.u.cz.]; - jaka jest trajektoria potencjału dysponowanego F P-dys? odp.: krzywa nr 4 na Rys.1.2.7; - jakie kwalifikacje (w zakresie diagnostyczno-terapeutycznym) powinien posiadać operator? odp.: powinien umieć ustawić w obiekcie wymagane wartości l 0 i E p-max. Ponadto, diagnoza może zwierać wartości potencjałowych wskaźników służących ilościowej ocenie właściwości systemu antropotechnicznego, a mianowicie: wskaźnik osiągalności zadań dopuszczalnych, o czasie trwania T zad 3 [j.u.cz.], wynosi: W P-os-d (T zad ) = 1 oznacza to, że wszystkie zadania dopuszczalne są osiągalne; wskaźnik dyspozycyjności do zadań dopuszczalnych, o czasie trwania T zad 3,5 [j.u.cz.], wynosi: W P-dys-d (T zad ) = 0,95 oznacza to, że system jest zdatny do zrealizowania większości zadań dopuszczalnych; wskaźnik wymagalności zadań dopuszczalnych, wynosi: W P-wym-d (T zad-z2 ) = 0,875 oznacza to, że zadanie wymagane jest zadaniem dopuszczalnym; wskaźnik predyspozycji do zadania wymaganego, wynosi: W P-dys-wym (T zad-z2 ) = 0 oznacza to, że system jest zdatny do zrealizowania zadania wymaganego lecz nie dysponuje nadwyżką potencjału w stosunku do potencjału wymaganego. wskaźnik dyspozycyjności do zadań o takim samym potencjale wymaganym F P-wym = 700 [j.pot.], lecz o czasie trwania T zad > 3,0 [j.u.cz.], wynosi: W P-dys-wym (T zad-x ) = 0,

221 oznacza to, że system dysponuje niewielką nadwyżką potencjału, w stosunku do potencjału wymaganego, dla zadań trwających dłużej niż T zad = 3 [j.u.cz.]. Podkreślić tu należy fakt, że w obydwu przytoczonych przykładach trajektorie przedstawiają wartości oczekiwane potencjału i wartości oczekiwane potencjalności. Oznacza to, że spełnienie kryterium zdatności (por. 3.7): gdzie: FP dys F F P dys Ewym (1.2.1) - wartość oczekiwana potencjału dysponowanego; F E-wym wartość efektu wymaganego, zapewnia pomyślne zrealizowanie zadania tylko z prawdopodobieństwem 0,5 (przy normalnym rozkładzie funkcji potencjału). W celu zapewnienia wyższego prawdopodobieństwa uzyskania pożądanego efektu zrealizowania zadania należy zmodyfikować kryterium zdatności, np. następująco: PFP dys FE wym Pdop (1.2.2) gdzie: F F 3 - potencjał dysponowany; P dys P dys P dop dopuszczalne prawdopodobieństwo uzyskania wymaganego efektu (np. P dop = 0,95); - odchylenie standardowe (parametr rozkładu potencjału). 221

222 PRZYKŁAD 2.1 DODATEK 2 System Kierowca Pojazd samochodowy Droga jako system bezpiecznościowy Zauważmy, że system kierowca pojazd droga (K P D) jest systemem antropotechnicznym z rozbudowanym systemem bezpiecznościowym, na który składają się m.in.: zasady ruchu drogowego, oznakowanie dróg, działania kontrolne organów porządkowych, itp. stanowiące podsystem osłonowy; układ hamulcowy (w tym np. hamulcowy układ optymalno-poślizgowy (HUOP, ABS)), układ kierowniczy, układ napędowy pojazdu, itp. stanowiące podsystem interwencyjny; poduszki powietrzne, wzmocnienie kabiny pasażerskiej, pasy bezpieczeństwa, itp. stanowiące podsystem ratunkowy. Systemem zagrożeń dla systemu K P D są m. in.: uszkodzenia nawierzchni jezdni, wady konstrukcji drogi, przeszkody na kierunku ruchu (w tym inni użytkownicy drogi), niekorzystne warunki atmosferyczne, uszkodzenia konstrukcji pojazdu. Przyjmijmy, zgodnie z podanymi w Rozdziale 6 stwierdzeniami, że: miarą potencjału bezpieczeństwa (potencjałem dysponowanym) systemu K-P-D jest praca, jaką można w systemie wykonać w celu uniknięcia katastrofy; miarą potencjału niebezpieczeństwa (potencjałem wymaganym) systemu K-P-D jest energia kinetyczna, jaką trzeba w systemie zużyć i wytworzyć w celu uniknięcia katastrofy. Pod pojęciem katastrofy będziemy tu rozumieć każde zderzenie pojazdu z przeszkodą. Zauważmy ponadto, że: bezpieczność, w przypadku systemu K P D, ma cechę kierunkowości (czyli jest funkcją kierunku); miarą bezpieczności systemu K P D jest prawdopodobieństwo tego, że potencjał dysponowany (tj. praca możliwa) jest większy od potencjału wymaganego (tj. energii wymaganej) ze względu na uniknięcie katastrofy; wyznaczenie wartości miary bezpieczności jest możliwe gdy znane są charakterystyki (na ogół stochastyczne) eksploatacyjnych właściwości elementów systemu K P D; sformułowanie diagnozy o bezpieczeństwie systemu jest możliwe gdy znana jest aktualna wartość miary bezpieczności oraz jej wartość graniczna. W celu skonkretyzowania dalszych rozważań przyjmijmy następujące założenia: 1. System K-P-D składa się z następujących fizycznych elementów: pojazdu P, kierowcy sterującego pojazdem oraz otoczenia, na które składa się jezdnia ograniczona poboczami B oraz znajdująca się na jezdni przeszkoda Z nazwijmy ją przeszkodą czołową (Rys.2.1.1). 222

223 2 S I0 S J1z Z 1 B L I1z J L J0 I 0 L I0 P Rys Szkic przestrzenny sytuacji eksploatacyjnej systemu K-P-D. Oznaczenia: P - pojazd; Z - przeszkoda czołowa; B - przeszkoda boczna; 0 - miejsce położenia pojazdu w chwili pojawienia się przeszkody Z; 1 - miejsce położenia pojazdu w chwili kończenia manewru zapobiegania zderzeniu z przeszkodą Z; 2 - miejsce położenia pojazdu w chwili kończenia manewru zapobiegania zderzeniu z przeszkodą B; J - kierunek osi jezdni; I - kierunek prostopadły do osi jezdni; L J0, L I0 - początkowe odległości pojazdu od przeszkód Z i B; S I0 - zagrażająca szerokość przeszkody Z; S J1z, L I1z - zagrażająca szerokość i odległość do przeszkody B. 2. Kierowca ma możliwość wpływania na wektor prędkości pojazdu za pośrednictwem układu hamulcowego i układu kierowniczego. 3. Pobocze B stanowi przeszkodę boczną - stałą. 4. Przeszkoda czołowa pojawia się losowo, a następnie pozostaje nieruchoma. 5. Przeszkoda czołowa może być omijana tylko z lewej strony. 6. W chwili pojawienia się przeszkody czołowej pojazd posiada wyłącznie prędkość wzdłuż kierunku J, to znaczy V J. 7. W czasie manewru unikania zderzenia z przeszkodami Z i B na pojazd działają tylko wymuszenia zainicjowane przez kierowcę oraz siły oporu toczenia i czołowego oporu aerodynamicznego. 223

224 8. Manewr unikania zderzenia z przeszkodami kończy się w chwili gdy: - prędkość zbliżania pojazdu do lewego pobocza osiąga wartość zerową, lub - prędkość pojazdu staje się równa zeru. Model potencjałowo-bezpiecznościowy systemu K P D Za podstawę dalszych rozważań przyjmijmy system K P D znajdujący się w sytuacji eksploatacyjnej przedstawionej na Rys Oznaczmy: Z Z B B j,i, F j,i, F j,i, F j,i NI1 NJ1 BI1 BJ1 FPN J PNI PNJ PNI potencjały niebezpieczeństwa na kierunkach J oraz I, względem przeszkody Z i przeszkody B, w punkcie trajektorii o współrzędnych (j,i); Z Z B B F PB J j,i, F PBI j,i, F PBJ j,i, F PBI j,i potencjały bezpieczeństwa na kierunkach J oraz I, względem przeszkody Z i przeszkody B, w punkcie trajektorii o współrzędnych (j,i); Z B E Jz0, E Iz1 nadmiar energii kinetycznej: na kierunku J względem przeszkody Z, w punkcie 0 trajektorii oraz na kierunku I względem przeszkody B, w punkcie 1 trajektorii; Z B E Ib0, EJb1 niedobór energii kinetycznej: na kierunku I względem przeszkody Z, w punkcie 0 trajektorii oraz na kierunku J względem przeszkody B, w punkcie 1 trajektorii; Z Z B B A J0, AI0, AI1, AJ1 praca możliwa do wykonania na kierunku J lub wystarczająca na kierunku I, w celu zapobieżenia zderzeniu z przeszkodą Z lub z przeszkodą B; Z Z Z Z W NJ0, WNI0, WBJ0, WBI0 współczynniki niebezpieczności oraz współczynniki bezpieczności dla kierunków J oraz I, względem przeszkody Z, w punkcie 0 trajektorii; B B B B W, W, W, W współczynniki niebezpieczności oraz współczynniki bezpieczności dla kierunków I oraz J, względem przeszkody B, w punkcie 1 trajektorii; F PB, F Pb-dys potencjał bezpieczeństwa; potencjał dysponowany systemu K-P-D; F PN, F Pb-wym potencjał niebezpieczeństwa; potencjał wymagany systemu K-P-D; V J 0 prędkość pojazdu na kierunku J, w punkcie 0 trajektorii; V I 1 prędkość pojazdu na kierunku I, w punkcie 1 trajektorii; V I b 0 ś niedobór średniej prędkości pojazdu na kierunku I, w punkcie 0 trajektorii; V J b 1 ś niedobór średniej prędkości pojazdu na kierunku J, w punkcie 1 trajektorii; S I0 zagrażająca szerokość przeszkody Z względem pojazdu znajdującego się w punkcie 0; S J1z zagrażająca szerokość przeszkody B względem pojazdu znajdującego się w punkcie 1; L J0 odległość przeszkody Z od pojazdu znajdującego się w punkcie 0 trajektorii; L I1z odległość przeszkody B od pojazdu znajdującego się w punkcie 1 trajektorii; L J strata odległości na kierunku J, spowodowana m.in. czasem reakcji kierowcy na pojawienie się przeszkody Z; 224

225 L I strata odległości na kierunku I, spowodowana m.in. czasem reakcji kierowcy na zagrożenie ze strony przeszkody B; L I0d wystarczające (lub osiągalne) przemieszczenie pojazdu w kierunku I, podczas manewru unikania zderzenia z przeszkodą Z; L J1d wystarczające (lub osiągalne) przemieszczenie pojazdu w kierunku J, podczas manewru unikania zderzenia z przeszkodą B; F Jm (j,i) maksymalna siła przyczepności, na kierunku J, możliwa do uzyskania w punkcie trajektorii o współrzędnych (j,i); F Im (j,i) maksymalna siła przyczepności, na kierunku I, możliwa do uzyskania w punkcie trajektorii o współrzędnych (j,i); m masa pojazdu. Model potencjałowo-bezpiecznościowy odpowiadający sytuacji przedstawionej na Rys tworzą wyrażenia przedstawione poniżej. 1. Kierunkowe potencjały niebezpieczeństwa względem przeszkody Z, w punkcie o współrzędnych 0(j0,i0): na kierunku J: Z Z Z F PNJ j0,i0 E Jz0 W NJ0 (2.1.1) przy czym przy czym na kierunku I: Z m 2 EJz0 VJ0 (2.1.2) 2 1 gdy S 0 Z I0 WN J0 (2.1.3) 0 gdy SI0 0 F Z PNI Z Z j0,i0 E W NI0 Z Ib0 Ib0 (2.1.4) 2 Ib0ś E 2mV (2.1.5) 1 gdy V 0 Z J0 WN I0 (2.1.6) 0 gdy VJ Kierunkowe potencjały niebezpieczeństwa względem przeszkody B, w punkcie o współrzędnych 1(j1,i1): na kierunku I: B B B FPNI j1, i1 E Iz1WNI1 (2.1.7) przy czym E A (2.1.8) B Iz1 Z I0 225

226 przy czym na kierunku J: F 1 gdy S 0 B J1z WN I1 (2.1.9) 0 gdy SJ1z 0 B PNJ B j1,i1 E WN BJ1 B Jb1 Jb1 (2.1.10) 2 Jb1ś E 2mV (2.1.11) 1 gdy V 0 B I1 WN J1 (2.1.12) 0 gdy VI Kierunkowe potencjały bezpieczeństwa względem przeszkody Z, w punkcie o współrzędnych 0(j0,i0): dla kierunku J: Z Z Z F PBJ j0,i0 A J0 W BJ0 (2.1.13) przy czym Z A J0 FJmj,idl j (2.1.14) L J0 L Jτ przy czym na kierunku I: gdy V 0 Z J0 WB J0 (2.1.15) 1 gdy VJ0 0 F Z PBI Z 0 Z j0,i0 AI0WB ZI0 (2.1.16) A I FIm j,i dli (2.1.17) L I0d gdy V 0 Z Z J0 WB I0 WBJ0 (2.1.18) 1 gdy VJ Kierunkowe potencjały bezpieczeństwa względem przeszkody B, w punkcie o współrzędnych 1(j1,i1): dla kierunku I: B B B FPBI j1,i1 A I1W BI1 (2.1.19) przy czym B A I1 FImj,idli (2.1.20) L I L 1z Iτ 226

227 przy czym na kierunku J: gdy V 0 B I1 WB I1 (2.1.21) 1 gdy VI1 0 F B PBJ B B j1,i1 AJ1W B BJ1 (2.1.22) A J1 FJm j,i dl j (2.1.23) L J1d gdy V 0 B B I1 WB J1 WBI1 (2.1.24) 1 gdy VI1 0 Potencjałowe kryteria zdatności bezpiecznościowej systemu K-P-D Na podstawie warunku (6.7) patrz Rozdział 6 i wyników powyższych rozważań, można sformułować kierunkowe kryteria zdatności bezpiecznościowej dla systemu K-P-D. 1. Kryteria zdatności bezpiecznościowej względem przeszkody Z: z Z Z E bj, ie bjz j,i: FPBJ j,i FPNJ j,i (2.1.25) z Z Z j, ie j,i: F j,i F j,i E b biz PBI PNI (2.1.26) 2. Kryteria zdatności bezpiecznościowej względem przeszkody B: z B B E bj, ie bjbj,i: FPBJ j,i FPNJ j,i (2.1.27) z B B j, ie j,i: F j,i F j,i E b bib PBI PNI (2.1.28) Kierunkowe kryteria są elementami kryterium pełnej zdatności bezpiecznościowej systemu K-P-D. Kryterium to, zgodnie z (6.7) i (6.9), ma postać: z E b E b : FPB FPN (2.1.29) Jeśli przypiszemy spełnieniu kryterium zdatności bezpiecznościowej wartość 1, to zapis (2.1.29) przedstawić można jako implikację: z Z Z Z Z E b E b 1 F PBJ F PNJ F PBI F PNI F F F F B PBJ B PNJ B PBI B PNI (2.1.30) 227

228 Wnioskowanie użytkowo-bezpiecznościowe w oparciu o trajektorie potencjałowobezpiecznościowe systemu K-P-D Badania, np. symulacyjne, systemu K P D w aspekcie potencjałowobezpiecznościowym pozwalają na wnioskowanie użytkowo-bezpiecznościowe i syntezę racjonalnych decyzji eksploatacyjnych. Przykładowe wyniki takich badań dla sytuacji gdy kryterium (2.1.30) jest spełnione przedstawia Rys.2.1.2, a dla sytuacji gdy kryterium to nie jest spełnione przedstawia Rys Z chwilą pojawienia się przeszkody kierowca pojazdu rozpoczyna manewr zapobiegania zderzeniu wykorzystując układ kierowniczy i układ hamulcowy. Na Rys przedstawiona jest sytuacja, w której skuteczność manewru jest wystarczająca i pojazd unika zderzenia. W odległości 36m od miejsca rozpoczęcia manewru przeszkoda (znajdująca się w punkcie 40m) przestaje zagrażać. Kierunkowe potencjały bezpieczeństwa F PBj i F PBi przyjmują w tym punkcie wartości równe nieskończoności, natomiast kierunkowe potencjały niebezpieczeństwa F PNj i F PNi stają się równe zeru. Na Rys przedstawiona jest sytuacja w której skuteczność manewru jest niewystarczająca i pojazd zderza się z przeszkodą. Kierunkowe potencjały bezpieczeństwa F PBj i F PBi przyjmują w punkcie zderzenia (tj. w miejscu katastrofy) wartości równe zeru. Kierunkowy potencjał niebezpieczeństwa F PNj (tzn. na kierunku równoległym do osi jezdni) ma w punkcie zderzenia wartość niezerową, zależną od prędkości pojazdu w chwili zderzenia. Kierunkowy potencjał niebezpieczeństwa F PNi (tzn. na kierunku prostopadłym do osi jezdni) ma w punkcie zderzenia wartość nieskończenie dużą - co wynika z definicji tego potencjału (praca jaką należałoby wykonać, aby przesunąć pojazd na kierunku i o odcinek zapewniający ominięcie przeszkody jest tym większa im bliżej jest przeszkoda względem pojazdu - w granicy praca ta jest równa nieskończoności). Sformułowane, w powyżej zaproponowanej postaci, wyrażenia określające potencjały bezpieczeństwa i niebezpieczeństwa oraz kryteria bezpiecznościowe systemu K-P-D, umożliwiają: - analizę ilościową sytuacji eksploatacyjnej systemu, w aspekcie bezpiecznościowym, w dowolnej chwili toczącego się w systemie procesu; - syntezę miar bezpieczności systemu, których wartości mogą stanowić podstawę wnioskowania bezpiecznościowego (a w konsekwencji także eksploatacyjnego); - analizę ilościową wpływu określonych właściwości elementów systemu (np. właściwości pojazdu a w tym właściwości układu hamulcowego, właściwości psychomotorycznych kierowcy a w tym czasu reakcji, właściwości otoczenia a w tym gęstości rozkładu przeszkód), na bezpieczność systemu; - wyznaczenie granicznych - ze względu na zachowanie stanu bezpieczeństwa - wartości niektórych właściwości eksploatacyjnych i strukturalnych elementów systemu K P D. 228

229 Trajektoria pojazdu podczas skutecznego manewru unikania zderzenia z przeszkodą (hamowanie i omijanie) P Z [m] A) F PBj F PNj F PBi F PNi F PNj F PBj F PBj > 0 F PBi > 0 F PNj = 0 F PNi = 0 F PBi F PNi [m] B) Rys Przykładowy wynik symulacji procesu przedkatastroficznego w systemie K-P-D dla przypadku spełnionego kryterium bezpieczeństwa A) Trajektoria pojazdu B) Trajektorie potencjałowo-bezpiecznościowe 229 Z Lj