Narzdzia wspomagajce bezpieczne utrzymanie ruchu maszyn cz 1. Interaktywne instrukcje obsługi

Transkrypt

1 dr in. Dariusz MICHALAK dr in. Łukasz JASZCZYK Instytut Techniki Górniczej KOMAG Narzdzia wspomagajce bezpieczne utrzymanie ruchu maszyn cz 1. Interaktywne instrukcje obsługi S t r e s z c z e n i e W artykule przedstawiono interaktywne instrukcje obsługi jako podstawowe narzdzia programowe wspomagajce bezpieczne utrzymanie ruchu maszyn. Na przykładzie systemu INSTO, opracowanego w ITG KOMAG, przedstawiono funkcje i zadania jakie powinno spełnia rozwizanie tego typu. Omówiono interaktywne procedury obsługi jako innowacyjn form prezentacji wiedzy z zakresu utrzymania ruchu maszyn. S u m m a r y Interactive technical manuals are presented as the basic software tool for safe maintenance of machines. Functions and tasks, which should be met by such solution, are presented on the example of INSTO system developed at KOMAG. Interactive procedures are discussed as an innovative form of knowledge presentation on the maintenance of machines. Słowa kluczowe: instrukcje obsługi maszyn, interaktywna instrukcja, animacja czynnoci, system INSTO Keywords: technical manuals of machines, interactive technical manual, animation of activities, INSTO system 1. Wprowadzenie Sformułowanie Oparte na wiedzy w odniesieniu do obsługi maszyn nabiera konkretnego znaczenia. Narzdzia wspomagajce bezpieczne i efektywne, take w wymiarze ekonomicznym utrzymanie ruchu maszyn to włanie rozwizania oparte na wiedzy. Obecnie praktycznie w kadej dziedzinie ycia do prawidłowego i efektywnego działania wymagany jest dostp do aktualnych i pewnych (potwierdzonych) informacji. Dostp do wiedzy nabiera szczególnego znaczenia w przypadku systemów mechanicznych o złoonej i rozległej budowie. Jeeli dodatkowo systemy te działaj w rodowisku, w którym mog wystpowa zarówno zagroenia naturalne, jak i pochodzce od rodków technicznych, wiedza przekłada si na bezpieczestwo obsługi. W przypadku maszyn górniczych mamy do czynienia ze wszystkimi elementami wymienionymi powyej, gdy wikszo rozwiza i technologii przeznaczonych dla górnictwa to włanie rozwizania o wysokim stopniu złoonoci, wielkogabarytowe, przeznaczone do pracy w przestrzeniach, w których wystpuj zagroenia skojarzone. Współczesne rozwizania techniczne dla górnictwa, wyposaane s w systemy informatyczne, które zapewniaj nie tylko optymalne sterowanie, ale take przekazuj szereg informacji o aktualnym stanie maszyny. Informacje te przekazywane s, w rónym zakresie, od standardowych parametrów pracy, takich jak: prdko obrotowa, temperatura, a po informacje wstpnie przetworzone np. o stopniu zuycia narzdzi urabiajcych [1]. Dostpne obecnie technologie, z zakresu wnioskowania czy wizualizacji danych, pozwalaj na takie sformułowanie przekazu, aby był on łatwy do zinterpretowania przez pracownika obsługi i ograniczał do minimum moliwo błdnej interpretacji przedstawionej treci. Rozwizaniem, jak si wydaje optymalnym, jest formułowanie komunikatów w jzyku naturalnym. Powszechnie stosowane rozwizanie to prezentowanie uytkownikowi tzw. kodów błdów, wraz z krótkim - hasłowym opisem stanu awaryjnego. Taki sposób prezentacji informacji jest odpowiedni dla dowiadczonych operatorów czy serwisantów, odpowiedni take w przypadku, gdy sygnalizowany stan to wielokrotnie powtarzajca czynno obsługi, charakterystyczna dla podobnych rozwiza konstrukcyjnych. Hasłowe komunikaty prezentowane w jzyku naturalnym mog jednak stwarza problem w przypadku, gdy maszyna to nowe rozwizanie konstrukcyjne, wymagajce innego podejcia ni rozwizania znane. Take w przypadku niedowiadczonych pracowników obsługi/serwisu komunikaty opisowe mog stanowi problem w rozpoznaniu problemu i powodowa nieprawidłowy sposób działania. Rozwizaniem przedstawionego problemu moe by zastosowanie technologii audiowizualnych, w postaci animacji komputerowej, czy interaktywnych aplikacji prezentujcych w sposób przystpny i jednoznaczny konieczne do podjcia działania z zakresu obsługi i naprawy [2, 3]. MASZYNY GÓRNICZE 3/

2 2. ródła wiedzy i sposoby jej pozyskiwania na potrzeby utrzymaniu ruchu maszyn górniczych Jednym z podstawowych ródeł pozyskiwania wiedzy o bezpiecznym i optymalnym sposobie uytkowania rodków technicznych, jakimi s maszyny górnicze, jest instrukcja obsługi oraz tworzone na jej podstawie technologie robót i instrukcje stanowiskowe, uwzgldniajce panujce w danym zakładzie górniczym warunki górniczo-geologiczne. Zakres wiedzy na temat prawidłowego i bezpiecznego wykonywania czynnoci z zakresu utrzymania ruchu oraz uytkowania maszyny, któr musz przyswoi pracownicy realizujcy te czynnoci, jest szeroki. Zazwyczaj maszyny górnicze maj znaczne gabaryty i stanowi integralny element systemów produkcyjnych, a ich instalacja jest czasochłonna. Wszystko to sprawia, e czynnoci z zakresu utrzymania ruchu s realizowane bezporednio na stanowisku, na którym maszyna jest zainstalowana i uytkowana. Poszczególne stanowiska pracy charakteryzuj indywidualne warunki w zakresie dysponowanej przestrzeni, jakoci podłoa, zanieczyszcze, wilgoci czy moliwoci wspomagania czynnoci manualnych. Potguje to problem szerokiego zakresu wiedzy niezbdnej pracownikom do bezpiecznego wykonywania czynnoci. Pozyskiwanie wiedzy poprzez dowiadczenie, a wic poprzez wieloletnie wykonywanie powierzonych zada, jest czasochłonne i problematyczne ze wzgldu na duy zakres tej wiedzy, ograniczenia czasowe, a take warunki panujce na stanowisku pracy maszyny. Z kolei skuteczno szkole z zakresu utrzymania ruchu jest znacznie ograniczona, gdy uwzgldnienie podczas szkole indywidualnej konstrukcji danej maszyny jest czsto niemoliwe [4]. Istotne jest, aby pracownicy realizujcy czynnoci utrzymania ruchu oraz pracownicy uytkujcy maszyn, dysponowali ródłem wiedzy, które w czytelny i jasny sposób przedstawi zagadnienia dotyczce bezpiecznego wykonywania poszczególnych czynnoci. Takie ródło powinno zapewnia szybki dostp do wiedzy potrzebnej w danym miejscu i chwili. Istnieje zatem potrzeba wyszukiwania zasobów adekwatnych do potrzeb, jak i potrzeba dostarczania zasobów wiedzy na miejsce wykonywania czynnoci z zakresu utrzymania ruchu oraz uytkowania maszyny, w warunkach jej eksploatacji. ródłem wiedzy, jakim obecnie dysponuj pracownicy wykonujcy czynnoci utrzymania ruchu oraz pracownicy uytkujcy maszyn, s instrukcje obsługi. S one upowszechniane i uytkowane przewanie w wersji papierowej. Moliwoci efektywnego stosowania instrukcji obsługi bezporednio w miejscu wykonywania czynnoci utrzymania ruchu oraz uytkowania maszyny jest ograniczona. Instrukcje zawieraj treci przedstawione za pomoc tekstu oraz obrazu statycznego, m.in.: rysunków, schematów, fotografii czy wykresów. Ich stosowanie w praktyce daje niewielkie moliwoci w zakresie szybkiego wyszukiwania zasobów wiedzy potrzebnych w danej chwili [5]. Dodatkowo zastosowane formy prezentacji wiedzy, daj ograniczone moliwoci w zakresie prezentacji niektórych aspektów wiedzy stosowanej podczas czynnoci utrzymania ruchu oraz uytkowania maszyny. W szczególnoci dotyczy to wiedzy proceduralnej na temat sposobu wykonywania czynnoci utrzymania ruchu oraz uytkowania maszyny z zastosowaniem bezpiecznych metod pracy [6]. Oprócz dokumentów i instrukcji dostarczanych razem z maszyn, a wymaganych prawem, ródłem informacji o sposobach realizacji czynnoci obsługi moe by take komputer pokładowy prezentujcy w odpowiednio przetworzonej formie informacje o koniecznych do podjcia działaniach [7]. Takie podejcie wymaga jednak podjcia działa kompleksowych, gdy wymieniony sposób komunikacji z uytkownikiem musi by uwzgldniony ju na etapie projektowania systemu sterowania, gdzie powinny by uwzgldnione powizania pomidzy poszczególnymi stanami i odpowiadajcymi im treciami. Przygotowanie samych treci przewidzianych do umieszczenia w systemie w sposób istotny angauje zarówno konstruktorów, jak i słuby serwisowe, które na podstawie dowiadcze z obsługi innych podobnych rozwiza konstrukcyjnych, wskazuj istotne mogce wpływa na efektywno prowadzonych działa serwisowych, elementy. Procesy projektowe i wytwórcze sródłem podstawowej wiedzy z zakresu znajomoci prawidłowego i efektywnego sposobu uytkowania rodka technicznego. Elementem uzupełniajcym zasoby wiedzy moe by take sam uytkownik [8]. Odpowiednio przygotowane narzdzia informatyczne pozwalaj dzieli si dowiadczeniami z obsługi konkretnych rozwiza konstrukcyjnych, wskazywa na problemy pojawiajce si w ich obsłudze, a take dostarcza wiedzy z zakresu radzenia sobie z okrelonymi awariami, w konkretnych warunkach rodowiskowych. Takie rozwizania s jednak rzadkoci. Jest to zatem obszar, który powinien by dalej rozwijany, gdy dostp do wiedzy eksploatacyjnej dla konstruktora jest rzecz najistotniejsz, pozwala na uzyskanie wymiernej przewagi rynkowej. Producenci maszyn, wiadomi wagi tego zagadnienia, stosuj róne formy pozyskiwania wiedzy dotyczcej zachowania si maszyny w warunkach rzeczywistych, od całkowicie zautomatyzowanych systemów monitorowania pracy maszyny, po inne formy organizacyjne, włczajce przyszłego lub obecnego uytkownika w proces projektowania [9]. 54 MASZYNY GÓRNICZE 3/2014

3 3. Interaktywne instrukcje obsługi Główne kryteria jakie powinny spełnia materiały rozpowszechniajce zasoby wiedzy wspomagajcej utrzymanie ruchu maszyn górniczych, powinny si charakteryzowa nastpujcymi moliwociami: przekształcenia wiedzy ukrytej w wiedz jawn, prezentowania wiedzy w sposób czytelny i łatwo przyswajalny, szybkiego wyszukiwania zasobów wiedzy, które s adekwatne do biecych potrzeb pracowników, stosowania zasobów wiedzy w dowolnym miejscu i czasie, niezalenie od warunków. Rozwizaniem spełniajcym powysze wymagania jest System Interaktywnych Instrukcji Obsługi INSTO, opracowany w ITG KOMAG [10]. System powstał w wyniku prac badawczych realizowanych w ramach projektu europejskiego IAMTECH [11]. Jego główne cechy to: zawarto standardowej (papierowej) instrukcji obsługi - zakres tematyczny zasobów wiedzy w systemie interaktywnych instrukcji jest identyczny jak w tradycyjnej (papierowej) instrukcji obsługi. Poszczególne zakresy tematyczne prezentowane s zarówno w standardowej formie tekstowej, a take w wybranym zakresie dotyczcym uytkowania maszyny oraz utrzymania ruchu tej maszyny (konserwacji, przegldów i napraw) z wykorzystaniem innych form prezentacji wiedzy, takich jak trójwymiarowe modele maszyn czy animacje, interaktywne symulacje czynnoci serwisowych - głównymi elementami symulacji interaktywnych s trójwymiarowe modele maszyn i urzdze rozszerzone o tzw. elementy interakcyjne, pozwalajce na dowoln zmian punktu obserwacji oraz na odtwarzanie kolejnych kroków procesu montaowego. Taki sposób prezentacji ułatwia odbiór, a prezentowane czynnoci staj si zrozumiałe nawet dla niedowiadczonych pracowników, moliwo tworzenia wersji jzykowych - oferowanie produktów na rynkach zagranicznych wymusza konieczno przygotowania odpowiednich wersji jzykowych instrukcji obsługi. Odpowiednia struktura systemu pozwala na wykorzystywanie tych samych zasobów, np. zdj z rejestracji obiektów rzeczywistych, w kilku wersjach jzykowych, przez co aktualizacja zasobów dokonuje si tylko raz w odniesieniu do wszystkich wersji systemu, proste przeszukiwanie zasobów systemu - przeszukiwanie pełnotekstowe całoci zasobów aplikacji pozwala na dotarcie do zasobów o podanej treci bez znajomoci ich lokalizacji w aplikacji, zaawansowane przeszukiwanie zasobów systemu - według słów kluczowych, klas i atrybutów obiektów. Wszystkie zasoby znajdujce si w systemie s odpowiednio skatalogowane i oznaczone tak, aby mona było przeszukiwa zasoby systemu w sposób zaawansowany. Moliwe jest np. wyszukanie procedur serwisowych według nazw naprawianych zespołów, tworzenie relacji pomidzy zasobami systemu - zdefiniowanie wzajemnych relacji midzy zasobami aplikacji umoliwia dotarcie do poszczególnych zasobów na wiele sposobów, zarówno z poziomu menu, jak i z poziomu innych zasobów systemu, zasoby systemu wzbogacone o modele trójwymiarowe, rejestracje wideo, animacje komputerowe instrukcje obsługi dostarczane w formie drukowanej zawieraj płaskie rysunki, schematy i fotografie z rejestracji rzeczywistych obiektów oraz wykonywania czynnoci montau i demontau. rodowisko komputerowe uytkowania aplikacji pozwala na zamieszczanie w ramach zasobów systemu materiałów filmowych przedstawiajcych wykonywanie poszczególnych czynnoci (np. obsługi, naprawy), na obiektach rzeczywistych oraz modeli trójwymiarowych lub animacji komputerowych obrazujcych np. działanie podsystemów maszyny, MASZYNY GÓRNICZE 3/ dostp do zasobów systemu z wykorzystaniem urzdze mobilnych klasy PDA oraz tablet PC. Rozwizania mobilne pozwalaj na przegldanie zasobów w dowolnym miejscu i czasie, a w przypadku zastosowania rozwiza sprztowych dopuszczonych do pracy w atmosferze wybuchowej, take bezporednio w miejscu pracy, profilowany dostp do zasobów. Uprawnienia w zakresie dostpu do zasobów aplikacji s nadawane poprzez przypisanie identyfikatora oraz hasła poszczególnym uytkownikom lub grupom uytkowników aplikacji. Przykład interfejsu uytkownika interaktywnej instrukcji obsługi przedstawiono na rysunku 1. W sposób schematyczny przedstawiono poszczególne okna programu, dziki którym uytkownik uzyskuje dostp do takich zasobów, jak: wykazy czci, zestawienie sposobów realizacji przegldów okresowych, interaktywne schematy np. hydrauliczne oraz baza procedur serwisowych powizanych z poszczególnymi zespołami maszyny. Dodatkowo, dowiadczenia z wdraania systemu doprowadziły do uzupełnienia funkcjonalnoci systemu o procedury pozwalajce na samodzieln modyfikacj wybranych elementów zawartoci programu (np. modyfikacja opisów kroków, rodzajów zastosowanych narzdzi itd.). Skojarzenia elementów procedur interaktywnych z wybranymi zespołami maszyny zawarte s w pliku konfiguracyjnym, który mona modyfikowa samodzielnie. Takie podejcie umoliwia uytkownikowi dokonywanie zmian (w ograniczonym zakresie) w zawartoci systemu. Wynika to z faktu, e sam uytkownik nabiera dowiadczenia w toku realizacji procesów utrzymania ruchu i na tej podstawie uzupełnia/poprawia zawarto systemu [12].

4 Rys.1. Interaktywna Instrukcja Obsługi INSTO interfejs uytkownika [10] 4. Interaktywne procedury obsługi maszyn Interaktywne procedury obsługi stanowi podstawowy element systemu wspomagania utrzymania ruchu maszyn. Cało informacji zebranych w procesie pozyskiwania wiedzy na etapie tworzenia kolejnych kroków procedury obsługi-naprawy zawarta jest w jednym pliku. Przyjty format zapisu jest uniwersalnym formatem wymiany danych, co daje gwarancj prawidłowego działania na wikszoci komputerów stacjonarnych i przenonych. Istota interaktywnych procedur polega na dostarczeniu uytkownikowi moliwoci interakcji z dostarczonym materiałem informacyjnym. Uytkownik ma moliwo samodzielnego przechodzenia do kolejnych kroków procedury, nawigowania pomidzy nimi, powracania do czci trudniejszych, szybkiego przechodzenia przez znane fragmenty procedury, przechodzenie do kolejnych kroków procedury we własnym tempie. Stosowane aktualnie procedury obsługi w wersji papierowej zawieraj listy kroków zapisane w postaci krótkich opisów słownych. Taki opis wiedzy jest odpowiedni dla dowiadczonych serwisantów i traktowany moe by jedynie jako lista kontrolna zapewniajca utrzymanie właciwej kolejnoci wykonywania czynnoci. W procedurach interaktywnych zastosowano widok interaktywny, który umoliwia dowoln zmian punktu obserwacji obiektu. Pozwala to zorientowa si, gdzie znajduje si obsługiwany element oraz jak wyglda jego model przestrzenny. Na rysunku 2 przedstawiono opis podstawowych elementów składajcych si na okno procedury serwisowej. Procedury obsługi podzielono na kroki. Kady z kroków posiada przypisan informacj tekstow oraz krótk animacj obrazujc sposób wykonywania czynnoci. Animacja moe obrazowa sposób demontau elementu, zastosowania narzdzi pomocniczych oraz moe wizualizowa sposób wykonywania czynnoci dodatkowych np. pomiarów, czy regulacji. Przedstawienie sposobu realizacji czynnoci w postaci animacji sprawia, e przekaz staje si jednoznaczny i łatwy do przyswojenia. Ma to szczególne znaczenie w przypadku przygotowywania wielojzycznych wersji instrukcji obsługi drobne błdy przy tłumaczeniu tekstu mog wpływa na realizacj czynnoci obsługi. W przypadku wizualizacji, jest to nonik uniwersalny, nie wymagajcy tłumaczenia. W ramach projektu europejskiego EMIMSAR (Interaktywne wspomaganie informacj serwisantów maszyn, majce na celu popraw warunków pracy i bezpieczestwa, z zastosowaniem technologii rozszerzonej rzeczywistoci) rozwinito i uproszczono metody prezentacji wiedzy [13]. Dziki temu moliwe jest wykorzystanie opracowanych materiałów np. na urzdzeniach przenonych. System INSTO ma szczególne znaczenie w przypadku złoonych obiektów technicznych, gdzie istotne jest zarzdzanie obszernym repozytorium wiedzy oraz udostpnianie zgromadzonych treci, takich jak: interaktywne schematy i inne zaawansowane sposoby prezentacji wiedzy, których nie mona wywietli samodzielnie niezalenie od systemu głównego. Na rysunku 3 pokazano rozbudowan struktur interaktywnych procedur serwisowych. 56 MASZYNY GÓRNICZE 3/2014

5 Rys.2. Interaktywna procedura obsługi opis podstawowych elementów [9] Rys.3. Zasoby wiedzy rozszerzajce funkcjonalno systemu interaktywnej instrukcji obsługi [9] Zasoby systemu INSTO rozszerzono o informacje dotyczce: czynnoci, które musz by wykonane przed przystpieniem do procedury, wypadków, jakie zaistniały podczas wykonywania danej procedury, działa, które naley podj w sytuacji awaryjnej. Przedstawione rozwizania opracowano przy cisłej współpracy z producentami maszyn. Przygotowanie animacji czynnoci obsługi i napraw realizowane jest w oparciu o uproszczone modele przestrzenne pochodzce z procesu konstrukcyjnego, dziki czemu uzyskiwane efekty s w duym stopniu zblione do rzeczywistej postaci konstrukcyjnej maszyny. 5. Podsumowanie Prawidłowa realizacja procesu utrzymania ruchu maszyn wymaga stosowania odpowiedniej wiedzy. W przypadku złoonych systemów mechanicznych wiedz charakteryzuje szeroki zakres, z uwagi na zindywidualizowan konstrukcj maszyn oraz zindywidualizowane warunki na stanowiskach pracy tych maszyn. Stosowane obecnie zasoby wiedzy do wspomagania utrzymania ruchu maszyn górniczych s MASZYNY GÓRNICZE 3/

6 niewystarczajce, w szczególnoci ze wzgldu na zastosowane w nich tradycyjnych form prezentacji wiedzy oraz ich rozpowszechnianie na nonikach papierowych. Moliwoci prezentacji poszczególnych treci s zatem ograniczone. Take moliwoci oraz zasadno zastosowania takich form upowszechniania wiedzy w warunkach kopalnianych s ograniczone. W celu rozwizania tego problemu zaproponowano system oparty na nowoczesnych formach upowszechniania wiedzy System Interaktywnych Instrukcji Obsługi INSTO. Zrónicowana funkcjonalno poszczególnych aplikacji INSTO pozwala wspomaga uczestników procesu utrzymania ruchu niezalenie od zakresu przyporzdkowanych im zada oraz warunków, w jakich te zadania s wykonywane. Zaproponowane rozwizania umoliwiaj cigł rozbudow i aktualizacj zasobów wiedzy. Obecnie prowadzone s prace nad wdroeniem kompleksowego podejcia do interaktywnych instrukcji obsługi. Treci zwizane z interaktywnymi procedurami integrowane bd z innymi podsystemami diagnostyki i wnioskowania, gdzie ich zadaniem bdzie prezentowanie wyników wnioskowania, czy te poszczególnych stanów zdiagnozowanych przez monitoring maszyny. Literatura 1. Bartoszek S., Jagoda J., Jasiulek D., Jura J., Latos M., Stankiewicz K.: System wibrodiagnostyczny maszyn górniczych. W: Innowacyjne techniki i technologie dla górnictwa. Bezpieczestwo - Efektywno Niezawodno. KOMTECH 2013, Instytut Techniki Górniczej KOMAG, Gliwice 2013 s Michalak D.: Upowszechnianie informacji o bezpiecznych metodach pracy. Masz. Gór nr 1 s Michalak D., Lesisz R.: Innowacyjne formy szkolenia pracowników zakładów górniczych. Mechanik 2013 nr 7 s Winkler T., Rozmus M., Michalak D., Jaszczyk Ł.: Knowledge-based maintenance of mining equipment. W: ISCSM 2010, Continuous Surface Mining. Latest Developments in Mine Planning, Equipment, and Environmental Protection, 10 th International Symposium Continuous Surface Mining, Freiberg, Germany, September 2010 s Winkler T.: Organizacja zasobów wiedzy projektowej i eksploatacyjnej w cyklu ycia maszyn i urzdze górniczych. Wiad. Gór nr 3 s Winkler T., Michalak D., Jaszczyk Ł., Rozmus M.: Narzdzia informatyczne wspomagajce utrzymanie ruchu kombajnów cianowych wytwarzanych w Zabrzaskich Zakładach Mechanicznych SA. Masz. Gór nr 3 s Rozmus M.: Wysoka technologia w niskich pokładach. High-Tech in thin seams. Art Min nr 8-9 s Michalak D., Jaszczyk Ł., Rozmus M., Wołczyk W.: System interaktywnych instrukcji obsługi INSTO - implementacja modułu pozyskiwania wiedzy eksploatacyjnej. W: XVI Midzynarodowa Szkoła Komputerowego Wspomagania Projektowania, Wytwarzania i Eksploatacji, t.1, Jurata, maja 2012 s Winkler T., Michalak D.: Partycypacyjny tryb planowania montau maszyn górniczych pod ziemi. Prz. Mech nr 7-8 s Jaszczyk Ł., Michalak D., Rozmus M., Winkler T.: Methods and tools supporting maintenance of mining machines. State of the Art. Innovative Mechanization Techniques and Technologies, Monograph No. 10, Scientific editorial staff of the monograph: Magdalena Rozmus, Dariusz Michalak, KOMAG Institute of Mining Technology, Gliwice 2011 s RFCS Coal RTD Programme Contract No. RFC- CR-04001, IAMTECH, Increasing the Efficiency of Roadway Drivages through the application of Advanced Information, Automation and Maintenance Technologies, KOMAG. 12. Jaszczyk Ł., Michalak D., Rozmus M., Suiski R.: System interaktywnych instrukcji obsługi INSTO jako narzdzie wspomagajce utrzymanie ruchu maszyn górniczych. W: Innowacyjne techniki i technologie dla górnictwa. Bezpieczestwo - Efektywno Niezawodno. KOMTECH 2011, Instytut Techniki Górniczej KOMAG, Gliwice 2011 s EMIMSAR - Enhanced Miner-Information Interaction to Improve Maintenance and Safety with Augmented Reality Technologies and New Sensors. Grant Agreement RFC-PR Artykuł wpłynł do redakcji we wrzeniu 2014 r. 58 MASZYNY GÓRNICZE 3/2014

7 Jerzy wider, Mariusz Woszczyski: Zastosowanie układu rekuperacji energii w silniku spalinowym maszyny górniczej. Prace Naukowe - Monografie nr 43, Instytut Techniki Górniczej KOMAG, Gliwice Zachcamy do zapoznania si z monografi, która omawia wane zagadnienie badawcze i utylitarne, zwizane z popraw energooszczdnoci pojazdów spalinowych. Autorzy przedstawiaj metod projektowania systemów zarzdzania kilkoma ródłami energii elektrycznej w pojazdach, z wykorzystaniem alternatywnego ródła energii generatora termoelektrycznego (TEG). W ksice zaprezentowano tok postpowania przy projektowaniu generatora, poczwszy od koncepcji, poprzez analizy rozkładu temperatur, na badaniach laboratoryjnych prototypu generatora koczc. Tre monografii zawarto w szeciu rozdziałach, z których pierwszy to wstp, a ostatni podsumowanie pracy. We wstpie Autorzy uzasadniaj konieczno podjcia bada nad efektywnymi rozwizaniami pozwalajcymi na wykorzystanie odpadowej energii cieplnej, pochodzcej ze spalania paliwa w silnikach spalinowych. Podkrelono wano aspektu ekonomicznego, zwizanego z kosztami stosowania w kopalniach pojazdów o napdzie spalinowym. Rosnce drastycznie ceny paliw maj coraz wiksze znaczenie dla uytkowników tych maszyn i urzdze. Rozdział drugi pracy omawia zasady rekuperacji, czyli odzyskiwania odpadowej energii cieplnej w celu jej dalszego wykorzystania. Rekuperacja umoliwia zwikszenie wydajnoci napdów maszyn transportowych z silnikami spalinowymi oraz popraw komfortu pracy operatora. Autorzy podkrelaj, e równie korzystnie ogranicza emisj ciepła i spalin do otoczenia, co znacznie obnia koszty kopalnianych systemów wentylacji. Omówiono silniki Stirlinga, elementy PowerChips oraz termoogniwa półprzewodnikowe, czyli główne urzdzenia umoliwiajce rekuperacj energii cieplnej oraz jej konwersj na energi elektryczn. W trzecim rozdziale przedstawiono zastosowania generatorów termoelektrycznych. Autorzy zaznaczaj, e wykorzystanie tych generatorów do rekuperacji energii cieplnej jest stosunkowo nowym zagadnieniem w przemyle i dlatego te nie do koca poznanym. W rozdziale dokonano przegldu rozwiza generatorów termoelektrycznych, stosowanych do odzyskiwania energii cieplnej w pojazdach. Koczc rozdział Autorzy zwracaj uwag na widoczny postp zwizany ze stałym rozwojem górniczych maszyn transportowych, wynikajcym z wprowadzania nowych rozwiza technicznych, poprawiajcych zarówno efektywno maszyny, jak i bezpieczestwo i komfort pracy operatora. Zdaniem Autorów, brakuje jednak prac zwizanych z zastosowaniem rekuperacji energii cieplnej w przemyle górniczym. Model generatora termoelektrycznego omówiono w obszernym rozdziale czwartym monografii. Autorzy przeprowadzili analiz moliwoci zabudowania systemu rekuperacji w zespole silnika spalinowego. Jedna z koncepcji zakładała zabudowanie modułów termoelektrycznych w bloku silnika, pomidzy komor spalania a płaszczem cieczy chłodzcej, zapewniajcej równomierne chłodzenie korpusu i termoogniw. Koncepcja ta wizałaby si jednak ze zmianami konstrukcji bloku silnika. Drugim sposobem było zabudowanie systemu rekuperacji w układzie wydechowym. W takim przypadku naleałoby zastosowa dodatkowe chłodnice cieczowe. Stworzono model pierwszej wersji rekuperatora, jednak moliwe trudnoci przy budowie tego urzdzenia wymusiły konieczno zaprojektowania kolejnej wersji rekuperatora, w której dziki zastosowaniu analiz CFD (Computational Fluid Dynamics) wyeliminowano wspomniane ograniczenia. Koncepcja zakładała wykorzystanie płaskiego rdzenia w postaci komory, przez któr przechodz spaliny z silnika. Utworzenie wirtualnego modelu rekuperatora oraz jego analizy metod CFD umoliwiły obnienie kosztów testowania MASZYNY GÓRNICZE 3/

8 i modyfikacji prototypu urzdzenia. Analizy CFD prowadzono w programie Fluent (solver), umoliwiajcym wykonywanie precyzyjnych oblicze. Na bieco wprowadzano modyfikacje pozwalajce na udoskonalenie modelu rekuperatora. Uwzgldniajc wyniki analiz CFD, opracowano posta konstrukcyjn rekuperatora. W ramach prowadzonych bada zaprojektowano i wykonano stanowisko do oceny efektywnoci ogniw termoelektrycznych. Na rysunkach zaprezentowano widok i schemat blokowy stanowiska. Wyniki bada na bieco wizualizowano i rejestrowano w plikach tekstowych za pomoc programu stworzonego na potrzeby bada laboratoryjnych. W wyniku przeprowadzonych prac powstała idea rozszerzenia moliwoci badawczych stanowiska do bada napdów spalinowych, usytuowanego w hali badawczej ITG KOMAG, o badania zwizane z tematyk podjtego zagadnienia. Rozdział pity ksiki powicony został zaprezentowaniu dowiadczalnego systemu sterowania energi elektryczn, wykorzystujcego energi odzyskan z uyciem termogeneratora. System sterowania utworzono na bazie sterownika PLC, w którym zaimplementowano opracowany algorytm sterowania. Omówiono struktur systemu sterowania, w którym wanym elementem łczcym generator termoelektryczny z układem zasilania 24 V s kontrolery MPPT (Maximum Power Point Tracking). System, wraz z generatorem termoelektrycznym, został poddany badaniom na stanowisku do wyznaczania parametrów silnika spalinowego. Przetestowano kilka wariantów podłczenia termoogniw do systemu sterowania. Uwzgldniono wyniki bada laboratoryjnych oraz bada termogeneratora, co umoliwiło wyznaczenie wpływu zastosowania układu z algorytmem MPPT na wydajno termoogniw. Testowano równie poprawno działania systemu sterowania. System prawidłowo sygnalizował wystpienia stanów awaryjnych, a wizualizacja przepływu energii elektrycznej, z uwzgldnieniem stopnia naładowania akumulatora, ułatwiała operatorowi kontrol nad systemem. Podsumowanie, stanowice ostatni rozdział pracy, zawiera szereg cennych wniosków z przeprowadzonych bada. Autorzy podkrelili, e wdroenie omawianego systemu wymaga dalszych bada oraz prac projektowych, zmierzajcych do implementacji prototypu w rzeczywistej maszynie. Zaznaczyli równoczenie, e w wielu orodkach badawczych na wiecie trwaj prace nad nowymi materiałami termoelektrycznymi o wikszej sprawnoci, co w przyszłoci znacznie zwikszy korzyci wynikajce ze stosowania systemów rekuperacji energii. Monografi opatrzono obszernym spisem literatury, zawierajcym wiele wartociowych, aktualnych publikacji. Opracowała: mgr Mariola Podgórska 60 MASZYNY GÓRNICZE 3/2014