PODSTAWY EKSPLOATACJI

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA m. Jarosława Dąbrowskgo LESŁAW BĘDKOWSKI, TADEUSZ DĄBROWSKI PODSTAWY EKSPLOATACJI CZĘŚĆ PODSTAWY DIAGNOSTYKI TECHNICZNEJ WARSZAWA

Skrypt przznaczony jst dla studntów Wydzału Elktronk Wojskowj Akadm Tchncznj, wszystkch spcjalnośc. Część skryptu zawra wybran zagadnna z tor ksploatacj oraz tor dagnostyk tchncznj. Część skryptu zawra wybran zagadnna z tor nzawodnośc. ***** Autorzy: prof. dr hab. nż. Lsław BĘDKOWSKI płk dr nż. Tadusz DĄBROWSKI ***** Rcnznt: prof. dr hab. nż. Mczysława PRAŻEWSKA *****

SPIS TREŚCI. Wykaz oznaczń... 5. Wprowadzn... 8 3. Rozdzał. PODSTAWOWE POJĘCIA I DEFINICJE EKSPLOATACJI... 4. Rozdzał. MODELE SYSTEMÓW UŻYTKOWANIA I OBSŁUGIWANIA... 6 5. Rozdzał 3. PODSTAWOWE POJĘCIA I DEFINICJE DIAGNOSTYKI TECHNICZNEJ... 5 6. Rozdzał 4. FORMY DIAGNOZOWANIA OBIEKTÓW TECHNICZNYCH... 38 7. Rozdzał 5. MODELE OBIEKTÓW TECHNICZNYCH... 43 8. Rozdzał 6. MODELE DIAGNOSTYCZNE OBIEKTÓW TECHNICZNYCH... 53 9. Rozdzał 7. METODY ORGANIZACJI PROCESÓW DIAGNOSTYCZNO- -OBSŁUGOWYCH... 63 7.. METODY ORGANIZACJI PROCESU DIAGNOZOWANIA... 63 7.. KOMPATYBILNOŚĆ STRUKTURY DIAGNOSTYCZNEJ I STRUKTURY OBSŁUGOWEJ... 7. Dodatk. PRZYKŁADY SYNTEZY PROGRAMÓW BADANIA DIAGNOSTYCZNEGO... 73 PRZYKŁAD... 73 PRZYKŁAD... 8 PRZYKŁAD 3... 96. Skorowdz ważnjszych pojęć... 7. Ltratura... 9 3

Co mam zrobć?......pomocy.?!!! zaraz postawmy dagnozę naprawmy!... 4

PODSTAWY EKSPLOATACJI WYKAZ OZNACZEŃ Symbol D D d D (n) D Nazwa wlkośc dagnoza dagnoza o numrz -tym sprawdzn o numrz -tym zbór sprawdzń o lcznośc n pozytywny wynk -tgo sprawdzna; objaw stanu zdatnośc D ngatywny wynk -tgo sprawdzna; objaw stanu nzdatnośc { D o } syndrom stanu zdatnośc obktu; zbór objawów stanu zdatnośc { D o } syndrom stanu nzdatnośc obktu; zbór objawów stanu nzdatnośc E E d E d j lmnt; moduł obktu -ty lmnt (moduł) obktu zbór lmntów (modułów) stan (np. tchnczny) lmntu (modułu) stan d (np. tchnczny) -tgo lmntu (modułu) stan obktu (np. tchnczny); zbór stanów lmntów (modułów) j-ty stan d obktu (d = - stan zdatnośc; d = - stan nzdatnośc) {E } zbór stanów obktu (np. tchncznych) ε stan ksploatacyjny ε u ε o E E K k E F f E O o E D d E (t) stan użytkowana stan obsługwana zbór stanów ksploatacyjnych zbór modułów konstrukcyjnych -ty moduł konstrukcyjny zbór modułów funkcjonalnych -ty moduł funkcjonalny zbór modułów obsługowych -ty moduł obsługowy zbór modułów dagnostycznych -ty moduł dagnostyczny fktywność obktu (lub systmu) w chwl t 5

PODSTAWY DIAGNOSTYKI TECHNICZNEJ Symbol E u E o F E (Δt) ( ) Nazwa wlkośc fktywność użytczna (użytkowa lub obsługowa) obktu (lub systmu) fktywność odpadowa (użytkowa lub obsługowa) obktu (lub systmu) fkt dzałana obktu (lub systmu) w przdzal czasu Δt H D ntropa wynku D sprawdzna d H k ( ) ntropa sprawdzna d k J D nformacja dostarczana przz wynk D sprawdzna d J k L L(d), L śr (d) ' N t N u ( x ) ( ) ' o t x N u (t x ) N o (t x ) N(t x ) O s O n P s ( ) ( ) p D nformacja dostarczana przz sprawdzn d k zbór wlkośc opsujących stan obktu (lub systmu) lczba sprawdzń; śrdna lczba sprawdzń wskaźnk użytkowana grupy obktów w chwl czasu t x wskaźnk obsługwana grupy obktów w chwl czasu t x lczba obktów w stan użytkowana w chwl czasu t x lczba obktów w stan obsługwana w chwl czasu t x lczba ksploatowanych obktów w grup w chwl czasu t x oddzaływana zwnętrzn sprzyjając funkcjonowanu obktu oddzaływana zwnętrzn nsprzyjając funkcjonowanu obktu strując pobudzna obktu prawdopodobństwo pozytywngo wynku sprawdzna d p D prawdopodobństwo ngatywngo wynku sprawdzna d p S zu S zo S zs prawdopodobństwo nzdatnośc -tgo modułu zwrotn oddzaływan odborcy fktu użytczngo zwrotn oddzaływan odborcy fktu odpadowgo zwrotn oddzaływan obktu na opratora (S D, S O ) skorlowana para struktur: dagnostyczna S D obsługowa S O t u t o ts T u T o czas użytkowana obktu czas obsługwana obktu -ty tor sprawdzna wartość oczkwana czasu użytkowana wartość oczkwana czasu obsługwana T ocz u wartość oczkwana czasu oczkwana na użyc T ocz o wartość oczkwana czasu oczkwana na obsłużn T T d T d okrs np. dozorowana czas dagnozowana oczkwana wartość czasu dagnozowana 6

WYKAZ OZNACZEŃ Symbol Nazwa wlkośc W w właścwośc wwnętrzn obktu (systmu) X, x wjśc obktu; wjśc modułu (lmntu); sygnał wjścowy Y, y wyjśc obktu; wyjśc modułu (lmntu); sygnał wyjścowy wartość właścwośc Y (gnzowanj lub prognozowanj) w chwl y (t ) aktualnj t y τ ( t τ) wartość oczkwana właścwośc gnzowanj Y w chwl (t τ) y τ ( t + τ) wartość oczkwana właścwośc prognozowanj Y w chwl (t + τ) τ zwłoka czasowa np. dozorowana Δt przdzał czasu (np. ksploatacj) η u (Δt) wskaźnk użytkowana obktu w przdzal czasu Δt η o (Δt) wskaźnk obsługwana obktu w przdzal czasu Δt wartość oczkwana wskaźnka użytkowana obktu (lub grupy η u ( Δ t) obktów) w przdzal czasu Δt wartość oczkwana wskaźnka obsługwana obktu (lub grupy η o ( Δ t) obktów) w przdzal czasu Δt wartość oczkwana wskaźnka wykorzystana obktu (lub grupy η w ( Δ t) obktów) w przdzal czasu Δt η F (Δt) wskaźnk skutcznośc strowana obktm (lub systmm) w przdzal czasu Δt γ uo ntnsywność przpływu z podsystmu użytku do podsystmu obsług γ ou ntnsywność przpływu z podsystmu obsług do podsystmu użytku μ z ntnsywność dopływu z otoczna do podsystmu użytkowana μ w ntnsywność odpływu do otoczna z podsystmu użytkowana λ z ntnsywność dopływu z otoczna do podsystmu obsługowgo λ w ntnsywność odpływu do otoczna z podsystmu obsługowgo wskaźnk skutcznośc probablstycznj b b b b b η p η J CR SD, SO C S, S P D O C S, S D D O C S, S O D O CU SD, SO g g g g g wskaźnk skutcznośc nformacyjnj wartość oczkwana kosztu rgnracj modułów obsługowych podjrzanych o nzdatność (dla pary struktur (S D, S O )) wartość oczkwana kosztu przstoju obktu spowodowango rgnracją modułów obsługowych (dla pary struktur (S D, S O )) wartość oczkwana kosztu dagnozowana obktu o parz struktur (S D, S O ), z dokładnoścą do modułu dagnostyczngo wartość oczkwana zdatnych modułów obsługowych zawartych w modul dagnostycznym (tzw. wartość odzysku dla pary (S D, S O )) wartość oczkwana przyrostu użytkowgo potncjału obktu w wynku rgnracj modułów obsługowych (dla pary (S D, S O )) 7

PODSTAWY DIAGNOSTYKI TECHNICZNEJ WPROWADZENIE W otaczającym nas śwc obsrwuj sę dw podstawow tndncj: poznawan praw rządzących stnjącą rzczywstoścą; wykorzystywan tych praw dla tworzna nowj rzczywstośc. Tndncj t mają swoj odbc w śwc nauk tchnk w postac okrślonych gałęz wdzy ukrunkowanych na rozwój doskonaln tor oraz praktyk tworzna, ksploatowana lkwdowana obktów tchncznych. Trzy, podstawow gałęz wdzy zajmując sę nauką tchnką ksploatacj obktów tchncznych pokazuj Rys.. TEORIA EKSPLOATACJI TEORIA DIAGNOSTYKI TECHNICZNEJ TEORIA NIEZAWODNOŚCI Rys.. Ilustracja podstawowych gałęz wdzy ukrunkowanych na badana objaśnan procsów ksploatacj obktów tchncznych Tora ksploatacj zajmuj sę m. n. szukanm odpowdz na pytan: Jak użytkować obkty tchnczn, aby osągać najlpszy fkt, najtanj najbzpcznj czyl: jak najlpj użytkować obkty tchnczn? Odpowdz na to pytan dostarcza dzał tor ksploatacj zwany torą użytkowana. W trakc użytkowana obkty tchnczn tracą swoj właścwośc czyl zużywają sę. Oznacza to, ż fkt ch użyca staj sę gorszy, a użytkowan droższ bardzj nbzpczn. Tora ksploatacj zajmuj sę m. n. szukanm odpowdz na pytan: Jak przywrócć obktom tchncznym wymagan właścwośc, najtanj najbzpcznj czyl: jak najlpj obsługwać obkty tchnczn? Odpowdz na to pytan dostarcza dzał tor ksploatacj zwany torą obsługwana. Oba t procsy to jst użytkowan obsługwan są z sobą powązan, a często przplatają sę z sobą. 8

WPROWADZENIE Użytkowan obsługwan łączn nazywan jst: ksploatowanm obktów tchncznych. Jst faktm oczywstym, ż aby obkty tchnczn mogły być użyt muszą najprw powstać, czyl muszą być zaprojktowan wyprodukowan. Na tap syntzy obktów stotna jst wdza na tmat właścwośc ksploatacyjnych matrałów lmntów, z których budowan są t obkty, oraz na tmat właścwośc ksploatacyjnych powstających struktur konstrukcyjnych funkcjonalnych. Tora nzawodnośc zajmuj sę m. n. szukanm odpowdz na pytan: Jakch zasad nalży przstrzgać przy tworznu struktur konstrukcyjnych funkcjonalnych oraz procdur ksploatacyjnych obktów tchncznych aby w okrślonych warunkach obkty tchnczn dzałały nzawodn? Racjonaln strowan procsam ksploatacj obktów tchncznych wymaga wdzy na tmat stanu tych obktów. Tora dagnostyk tchncznj zajmuj sę m. n. szukanm odpowdz na pytan: Jak najdokładnj, najtanj najbzpcznj uzyskać nformację o stan obktów tchncznych? Nalży podkrślć, ż tora ksploatacj, tora nzawodnośc tora dagnostyk tchncznj są z sobą ścśl sprzężon korzystają nawzajm z swoch osągnęć. Nkdy z względu na prznkan sę wymnonych dzałów wdzy rozcąga sę pojęc tor ksploatacj na t wszystk obszary. Nnjszy skrypt pośwęcony jst przd wszystkm omównu podstawowych pojęć z podstaw dagnostyk tchncznj wybranych pojęć z podstaw ksploatacj. 9

PODSTAWY EKSPLOATACJI ROZDZIAŁ PODSTAWOWE POJĘCIA I DEFINICJE EKSPLOATACJI PODSTAWY EKSPLOATACJI jst to zbór najważnjszych lmntów składających sę na torę ksploatacj obktu. TEORIA EKSPLOATACJI OBIEKTU - jst to wdza tłumacząca zjawska prawa rządząc procsam ksploatowana obktu w systm ksploatacj. OBIEKT moż oznaczać: urządzn tchnczn; parę antropotchnczną (urządzn tchnczn-człowk); systm antropotchnczny (urządzn tchnczn-człowk-otoczn); systm socjotchnczny (urządzna tchnczn-ludz-otoczn). Uwaga: W dalszych rozważanach pod pojęcm obkt będzmy na ogół rozuml urządzn tchnczn, nazywan najczęścj OBIEKTEM TECHNICZNYM. EKSPLOATACJA skrót pojęca tora ksploatacj al takż: zbór mtod urządzń umożlwających ksploatowan obktu; procs ksploatowana. SYSTEM EKSPLOATACJI jst to układ, w którym ralzuj sę procs ksploatowana obktu (Rys..). Na systm ksploatacj składają - na ogół - cztry lmnty: oprator systmu ksploatacj; systm (podsystm) użytku; systm (podsystm) obsług; otoczn systmu ksploatacj. OTOCZENIE OPERATOR SYSTEMU EKSPLOATACJI (admnstrator, dowódca) SYSTEM UŻYTKU SYSTEM OBSŁUGI Rys... Struktura systmu ksploatacj

PODSTAWOWE POJĘCIA I DEFINICJE EKSPLOATACJI EKSPLOATOWANIE OBIEKTU jst to procs zawrający dw fazy: użytkowan obktu; obsługwan obktu. UŻYTKOWANIE jst to procs wytwarzana okrślongo fktu użytkowgo czyl jst to procs ralzacj zadana, do wykonana którgo obkt został przwdzany. Efkt moż mć postać wytworu matralngo, postać nrg lub postać nformacj. Efkt użytkowy dzl sę na użytczny odpadowy. OBSŁUGIWANIE jst to procs odtwarzana potrzbnych właścwośc obktu czyl jst to procs ralzacj zadana obsługowgo. Pożądanym wynkm procsu obsługwana (czyl pożądanym fktm obsługowym) jst zdatność użytkowa obktu (naczj: stan zdatnośc użytkowj). Rozróżna sę obsługwan traputyczn obsługwan proflaktyczn. SYSTEM UŻYTKU jst to układ, w którym ralzuj sę procs użytkowana obktu (Rys..). ODDZIAŁYWANIA ZEWNĘTRZNE SPRZYJAJĄCE NIESPRZYJAJĄCE ZADANIA UŻYTKOWE OPERATOR UŻYTKU OBIEKT TECHNICZNY UŻYTKOWY EFEKT UŻYTECZNY (wytworzony produkt) UŻYTKOWY EFEKT ODPADOWY Rys... Modl systmu użytku SYSTEM OBSŁUGI jst to układ, w którym ralzuj sę procs obsługwana obktu (Rys..3). OTOCZENIE czynnk substancjonaln, nrgtyczn lub nformacyjn występując wokół lmntów rozpatrywango systmu ksploatacj, n nalżąc do tgo systmu lcz mając zauważalny wpływ na funkcjonowan systmu. Przykład.: Systm ksploatacj samochodu (SES). - oprator systmu ksploatacj: właśccl (dysponnt) samochodu; - systm użytku: krowca + pojazd; - systm obsług: mchank stacj obsług + narzędza obsługow + pojazd; - otoczn: struktura stan dróg + warunk atmosfryczn + natężn ruchu + systm zaopatrzna w matrały ksploatacyjn.

ROZDZIAŁ ODDZIAŁYWANIA ZEWNĘTRZNE SPRZYJAJĄCE NIESPRZYJAJĄCE ZADANIA OBSŁUGOWE OPERATOR OBSŁUGI I NARZĘDZIA OBSŁUGOWE OBIEKT TECHNICZNY OBSŁUGOWY EFEKT UŻYTECZNY (wytworzony stan obktu) OBSŁUGOWY EFEKT ODPADOWY Rys..3. Modl systmu obsług UŻYTKOWY EFEKT UŻYTECZNY jst to ta część fktu użytkowgo, na którą użytkownk systmu ksploatacj składa zamówn w clu zaspokojna swoch potrzb. W przypadku SES jst to np.: lość ładunku lub lczba osób przmszczona na okrśloną odlgłość, w okrślonym czas. UŻYTKOWY EFEKT ODPADOWY jst to ta część fktu użytkowgo, z którj z różnych powodów użytkownk systmu ksploatacj n korzysta. Najczęścj jst to fkt gnrowany przy okazj wytwarzana fktu użytczngo. W przypadku SES jst to np.: msja spaln, msja hałasu, drgana pojazdu ładunku. ODDZIAŁYWANIE SPRZYJAJĄCE jst to zbór warunków (pobudzń) wspomagający procs wytwarzana fktu użytczngo. W przypadku SES jst to np.: dobry stan dróg, dobra pogoda, czytln oznakowan sc dróg. ODDZIAŁYWANIE NIESPRZYJAJĄCE jst to zbór warunków (zakłócń) przcwdzałający procsow wytwarzana fktu użytczngo. W przypadku SES jst to np.: duż natężn ruchu, przszkody drogow, nsprzyjając warunk klmatyczn. Procsow użytkowana towarzyszy zazwyczaj procs dgnracj obktu (tzn. procs zużywana obktu, pogarszana jgo właścwośc, procs dzorganzacj, utraty nrg, substancj, nformacj). W rzultac procsu dgnracj następuj utrata zdatnośc użytkowj. Konczna jst w tj sytuacj ntrwncja ukrunkowana na odtworzn wymaganych właścwośc obktu czyl odtworzn wymagango stanu tchnczngo.

PODSTAWOWE POJĘCIA I DEFINICJE EKSPLOATACJI Procs odtworznowy nazywany jst zazwyczaj rgnracją obktu. OBSŁUGOWY EFEKT UŻYTECZNY jst to pożądany przz opratora systmu obsług stan obktu; lub naczj: jst to pożądana zmana stanu obktu. W przypadku SES jst to np.: stan zdatnośc tchncznj pojazdu, stan pożądango zaopatrzna pojazdu w palwo, wyposażn pojazdu w wymagan przpsam dokumnty. OBSŁUGOWY EFEKT ODPADOWY - jst to wytwarzana przy okazj procsu obsługowgo substancja, nrga lub nformacja n będąc dtrmnantam stanu obktu. W przypadku SES jst to np.: zużyty olj, uszkodzon podzspoły pojazdu, wytwarzany w procs obsługowym hałas, rozpraszana w tym procs nrga cplna. OBSŁUGIWANIE TERAPEUTYCZNE jst to procs odtwarzana zdatnośc użytkowj obktu nzdatngo n tylko do zralzowana zadana użytkowgo al nawt do rozpoczęca ralzacj tgo zadana. OBSŁUGIWANIE PROFILAKTYCZNE jst to: procs odtwarzana zdatnośc użytkowj obktu podjrzango o nzdatność do zralzowana zadana użytkowgo pommo zdatnośc do rozpoczęca ralzacj tgo zadana; dzałan obsługow obnżając koszt użytkowana (np. dzałan zmnjszając zużyc lmntów obktu, zużyc nrg tp.). Jśl przywrócn (odtworzn) zdatnośc użytkowj obktu jst możlw (np. przz wymanę lmntów, rgulację tp.), to oznacza, ż obkt jst zdatny do obsłużna. ZDATNOŚĆ ZADANIOWA (PRZEDZIAŁOWA) OBIEKTU jst to stan, w którym obkt jst zdolny do zralzowana wymagango zadana (użytkowgo lub obsługowgo), przy okrślonym oddzaływanu otoczna (tj. przy okrślonym strowanu, zaslanu, przy okrślonych zakłócnach). ZDATNOŚĆ FUNKCJONALNA (CHWILOWA) OBIEKTU jst to stan, w którym obkt jst zdolny do ralzowana wymagango zadana (użytkowgo lub obsługowgo) z wymaganą fktywnoścą, przy okrślonym oddzaływanu otoczna (tj. przy okrślonym strowanu, zaslanu, przy okrślonych zakłócnach). ZDATNOŚĆ TECHNICZNA (FIZYCZNA) OBIEKTU jst to stan, w którym obkt jst tchnczn zdolny do ralzowana wymagango zadana (użytkowgo lub obsługowgo). ZDATNOŚĆ EKONOMICZNA OBIEKTU jst to stan, w którym użyc lub obsłużn obktu jst konomczn opłacaln. ZDATNOŚĆ ADMINISTRACYJNA OBIEKTU jst to stan, w którym użyc lub obsłużn obktu jst admnstracyjn dozwolon. ZDATNOŚĆ BEZPIECZNOŚCIOWA OBIEKTU jst to stan, w którym użyc lub obsłużn obktu n narusza stanu bzpczństwa systmu ksploatacj. ***** 3

ROZDZIAŁ Pojęc ksploatacja obktu moż być wyjaśnon za pomocą tzw. łańcucha dzałana. Łańcuch tn składa sę z trzch lmntów: O - podmot dzałana, oprator, ncjator dzałana; N - pośrdnk dzałana, narzędz, obkt dzałana; P - przdmot dzałana, lmnt na który ukrunkowan jst dzałan. Ł = < O, N, P > (.) Jśl obkt (urządzn) jst w łańcuchu dzałana narzędzm N to mamy do czynna z procsm użytkowana. Jśl natomast obkt (urządzn) jst w łańcuchu dzałana przdmotm P to mamy do czynna z procsm obsługwana. O N P Rys..4. Grafczna ntrprtacja łańcucha dzałana Obkt jst ksploatowany wówczas, gdy zlokalzowany jst w łańcuchu dzałana jako narzędz N lub jako przdmot P. ***** FAZY ISTNIENIA OBIEKTU TECHNICZNEGO: W przdzal czasu stnna obktu tchnczngo można wyróżnć następując fazy:. projktowan. produkowan 3. ksploatowan 3.. użytkowan 3.. obsługwan 4. lkwdowan PROJEKTOWANIE jst to procs dowj syntzy obktu. Procs tn objmuj: uśwadomn potrzb użytkowych; syntzę koncpcj obktu; sformułowan wymagań (konstrukcyjnych, matrałowych, ksploatacyjnych tp.); opracowan projktu; wykonan badana prototypu (wryfkacja projktu). PRODUKOWANIE jst to procs matralnj syntzy obktu. UŻYTKOWANIE jst to procs zaspokajana potrzb użytkownka poprzz gnrację fktu użytkowgo. Procsow użytkowana nodłączn towarzyszy procs dgnracj właścwośc obktu lub nazywając to naczj: procs zużywana potncjału użytkowgo. OBSŁUGIWANIE jst to procs zaspokajana potrzb obsługownka poprzz gnrację fktu obsługowgo. 4

PODSTAWOWE POJĘCIA I DEFINICJE EKSPLOATACJI W procs obsługwana następuj zmana właścwośc obktu. Jśl jst to rgnracja właścwośc to mamy do czynna z procsm odtwarzana potncjału użytkowgo obktu. LIKWIDOWANIE jst to procs przcwstawny do procsu produkcyjngo. Clm procsu lkwdacyjngo jst uncstwn obktu oraz odzyskan matrałów lmntów przydatnych do powtórngo wykorzystana w nnym procs produkcyjnym lub obsługowym. Inaczj mówąc: lkwdowan to procs całkowtj dgnracj właścwośc użytkowych obktu. FAZY EKSPLOATACYJNE UŻYTKOWANIE OBSŁUGIWANIE FAZY WYTWÓRCZE PRODUKOWANIE PROJEKTOWANIE LIKWIDOWANIE FAZA LIKWIDACYJNA Rys..5. Grafczna ntrprtacja procsu stnna obktu tchnczngo 5

PODSTAWY EKSPLOATACJI ROZDZIAŁ MODELE SYSTEMÓW UŻYTKOWANIA I OBSŁUGIWANIA Procs ksploatacj obktu tchnczngo można opsać: zborm stanów ksploatacyjnych (rprtuarm ksploatacyjnym); zborm czasów ksploatacyjnych (tzn. zborm czasów przbywana w poszczgólnych stanach ksploatacyjnych); grafkm rozkładam czasów przbywana w poszczgólnych stanach ksploatacyjnych; grafm ksploatacyjnym. Zbór stanów ksploatacyjnych zawra w najprostszym przypadku lmnty: stan użytkowana; stan obsługwana. W wlu przypadkach stnj potrzba wprowadzna lcznjszgo zboru stanów ksploatacyjnych, np. zboru zawrającgo: stan oczkwana na użyc (obkt jst w stan gotowośc do użyca); stan użytkowana; stan oczkwana na obsłużn (obkt jst w stan gotowośc do obsłużna); stan obsługwana. Odpowdno do przyjętj klasyfkacj zboru stanów ksploatacyjnych można utworzyć zbór czasów przbywana w poszczgólnych stanach. Zbór czasów ksploatacyjnych w przypadku cztrolmntowgo zboru stanów zawra wartośc następujących czasów: czasu postoju (tzn. czasu pozostawana w stan oczkwana na użyc); czasu użytkowana (tzn. czasu pozostawana w stan użytkowana); czasu oczkwana na obsłużn (tzn. czasu pozostawana w stan oczkwana na obsłużn); czasu obsługwana (tzn. czasu pozostawana w stan obsługwana). Suma czasu oczkwana na obsłużn czasu obsługwana jst czasm przstoju. Czas przstoju jst czasm, w którym obkt n moż być użyty ponważ jst nzdatny. Możlw jst wyróżnan jszcz nnych stanów czasów ksploatacyjnych w zalżnośc od potrzb natury tchncznj obktów. Nkdy wyróżna sę np.: stan ( czas) magazynowana; stan ( czas) transportowana; stan ( czas) użytkowana w szczgólnych warunkach (np. w podwyższonj tmpraturz, przy obcążnu wększym od znamonowgo tp.); stan ( czas) obsługwana w szczgólnych warunkach (np. w warunkach polowych, przy zastosowanu spcjalnj tchnolog procsu obsługowgo tp.). 6

MODELE SYSTEMÓW UŻYTKOWANIA I OBSŁUGIWANIA Sumaryczn czasy przbywana w poszczgólnych stanach ksploatacyjnych, dla rprtuaru -lmntowgo, przdstawają wyrażna (.) (.): I tu = = tu, =,..., I (.) = j J to = = to, j j =,...,J j= (.) gdz: t u czas użytkowana; t o czas obsługwana; numr przdzału czasu użytkowana; j numr przdzału czasu obsługwana; t u, wartość -tgo przdzału czasu użytkowana; t o, j wartość j-tgo przdzału czasu obsługwana; I, J lczby przdzałów odpowdno: czasu użytkowana czasu obsługwana w przdzal Δt = [, t] czasu ksploatacj. Grafk stanów ksploatacyjnych przdstawa czasową skwncję przbywana obktu w stanach: użytkowana ε u obsługwana ε o (Rys..a). a) u t o t u b) t u, t u,3 t u, t t o c) t o, t o, t o,3 t Rys... Grafk czasu przbywana w stan użytkowana ε u w stan obsługwana ε o (a); grafczna ntrprtacja sumaryczngo czasu użytkowana (b) oraz sumaryczngo czasu obsługwana (c). 7

ROZDZIAŁ Czasy t u oraz t o wyznaczon w oparcu o obsrwację procsu ksploatacj można ntrprtować jako ralzacj zmnnych losowych T u oraz T o. T zmnn losow podlgają okrślonym rozkładom, np. rozkładom normalnym o okrślonych wartoścach oczkwanych warancjach (odchylnach standardowych): E T = Tu, D T = σ E ( u ) ( u ) u ( T ) = To, D ( T ) = σ o Graf ksploatacyjny okrśla możlwośc przjść pomędzy wyróżnonym stanam ksploatacyjnym obktu. Wyrazć go można zalżnoścą: o o G = < E, O > (.3) w którj: E zbór stanów ksploatacyjnych (rprtuar ksploatacyjny); O odwzorowan stanu ksploatacyjngo w nny lub w tn sam stan ksploatacyjny (ε ε). Graf ksploatacyjny jst grafm skrowanym, w którym wrzchołkam są stany ksploatacyjn zaś łukam są możlw przjśca mędzy stanam. Obraz grafu ksploatacyjngo moż mć postać grafczną lub postać macrzy zro-jdynkowj. Dla rprtuaru dwulmntowgo obraz grafu przdstawa macrz w Tabl. oraz Rys... Tabla. ε ε ε ε Rys... Graf ksploatacyjny dla -lmntowgo zboru stanów ksploatacyjnych. Oznaczna: ε stan użytkowana; ε stan obsługwana Graf tn oznacza, ż obkt moż w każdj chwl przjść do nngo stanu lub pozostać nadal w stan dotychczasowym. Przykładową postać grafu dla rprtuaru cztrolmntowgo przdstawa macrz w Tabl. oraz Rys..3. Zro w tj tabl oznacza, ż np. przjśc od stanu ε 3 do stanu ε n jst możlw, choć przjśc odwrotn jst możlw. 8

MODELE SYSTEMÓW UŻYTKOWANIA I OBSŁUGIWANIA Tabla. ε ε ε 3 ε 4 ε ε ε 3 ε 4 3 4 Rys..3. Przykładowy graf ksploatacyjny dla 4-lmntowgo zboru stanów ksploatacyjnych Oznaczna: ε stan użytkowana; ε stan obsługwana; ε 3 stan oczkwana na użyc; ε 4 stan oczkwana na obsłużn ***** Procs ksploatacj można charaktryzować różnym wskaźnkam. Omówmy nktór z nch. WSKAŹNIK UŻYTKOWANIA: a) dla konkrtnj ralzacj ( Δt) t u ( Δt) ( Δt) + t ( Δt) η u = (.4) t u o ( Δt) ηu (.5) Wskaźnk tn wyraża stosunk sumaryczngo czasu użytkowana do czasu ksploatacj, w odnsnu do konkrtngo obktu konkrtngo przdzału czasowgo Δt. b) dla statystycznj ralzacj Tu ( Δt) ηu ( Δt) = (.6) Tu ( Δt) + To ( Δt) 9

ROZDZIAŁ Wskaźnk tn wyraża stosunk wartośc oczkwanj czasu użytkowana do wartośc oczkwanj czasu ksploatacj, w odnsnu do konkrtngo obktu (lub konkrtngo zboru obktów) konkrtngo przdzału czasowgo Δt. Jst oczywst, ż obkt wymagający nwlu, krótko trwających obsług, jst wygodnjszy dla użytkownka systmu ksploatacj. Jśl η u = to mówmy, ż obkt jst bzobsługowy. WSKAŹNIK OBSŁUGIWANIA: a) dla konkrtnj ralzacj ( Δt) to ( Δt) ( Δt) + t ( Δt) η o = (.7) t u o Wskaźnk tn wyraża stosunk sumaryczngo czasu obsługwana do czasu ksploatacj, w odnsnu do konkrtngo obktu konkrtngo przdzału czasowgo Δt. b) dla statystycznj ralzacj ( Δt) T ( ) o Δt ηo = (.8) Tu ( Δt) + To ( Δt) Wskaźnk tn wyraża stosunk wartośc oczkwanj czasu obsługwana do wartośc oczkwanj czasu ksploatacj, w odnsnu do konkrtngo obktu (lub konkrtngo zboru obktów) konkrtngo przdzału czasowgo Δt. W odnsnu do 4-lmntowgo rprtuaru stanów ksploatacyjnych można mówć o WSKAŹNIKU WYKORZYSTANIA OBIEKTU: Tu ( Δt) ηw ( Δt) = (.9) Tocz u ( Δt) + Tu ( Δt) + Tocz o ( Δt) + To ( Δt) gdz: Tocz u ( Δt) - wartość oczkwana czasu oczkwana na użyc (obkt jst w stan tchncznj gotowośc); Tocz o ( Δt) - wartość oczkwana czasu oczkwana na obsłużn. Jst oczywst, ż wskaźnk tn odnos sę do konkrtngo obktu (lub konkrtngo zboru obktów) oraz do konkrtngo przdzału czasowgo Δt. ****** Procs ksploatacj grupy obktów można charaktryzować podobn jak pojdynczgo obktu okrślonym wskaźnkam. Omówmy nktór z nch. WSKAŹNIK UŻYTKOWANIA GRUPY OBIEKTÓW (dla -lmntowgo zboru stanów ksploatacyjnych): a) dla wybranj chwl t x ( t ) N ( t x ) ( ) ' u N u x = (.) N t x N(t x ) = N u (t x ) + N o (t x ) (.)

MODELE SYSTEMÓW UŻYTKOWANIA I OBSŁUGIWANIA gdz: N u (t x ) lczba obktów w stan użytkowana w chwl t x ; N o (t x ) lczba obktów w stan obsługwana w chwl t x ; N(t x ) lczba obktów w grup (w chwl t x ). b) dla wybrango przdzału czasowgo Δt gdz: Δt = [, T]. η u ( Δt) = T N u T N u () t T () t dt + N () t dt o dt (.) WSKAŹNIK OBSŁUGIWANIA GRUPY OBIEKTÓW (dla -lmntowgo zboru stanów ksploatacyjnych): a) dla wybranj chwl t x ( t ) N b) dla wybrango przdzału czasowgo Δt η o ( t x ) ( ) ' o N o x = (.3) N t x ( Δt) = T N u T N o () t T () t dt + N () t dt o dt (.4) Procs ksploatacj grupy obktów można takż scharaktryzować grafczn. Przykład takj charaktrystyk opartj na względnych, chwlowych wskaźnkach użytkowana obsługwana podaj Rys..4. N' u N' o N' u N' o t Rys..4. Charaktrystyka procsu ksploatacj dla -lmntowgo zboru stanów ksploatacyjnych. ******

ROZDZIAŁ SYSTEM EKSPLOATACJI Pod pojęcm SYSTEMU rozum sę zazwyczaj ZBIÓR ELEMENTÓW I RELA- CJI MIĘDZY NIMI. Zbór obktów staj sę systmm ksploatacj z chwlą okrślna zralzowana rlacj ksploatacyjnych mędzy nm. Mówąc o rlacjach mamy na ogół na myśl ntnsywnośc przpływu substancj, nrg nformacj. Można w tym mjscu przypomnć zasadę głoszoną przz Arystotlsa: Całość znaczy węcj nż suma częśc. Procsy ksploatacyjn toczą sę zazwyczaj w systmach składających sę z obktów o njdnorodnym charaktrz, np. w systmach składających sę z ludz obktów tchncznych. MODELE SYSTEMÓW EKSPLOATACJI a) Modl zamknęty (brak rlacj z otocznm systmu; modl tortyczny gdyż w ralnych systmach zawsz są jakś rlacj z otocznm): SU γ ou γ uo SO Rys..5. Modl zamknętgo systmu ksploatacj Gdy: γ uo = γ ou systm ksploatacj jst zrównoważony wwnętrzn γ uo > γ ou systm obsługowy jst nwydolny wwnętrzn (tworzy sę koljka obktów oczkujących na obsłużn) γ uo < γ ou systm obsługowy jst nadmarowy wwnętrzn (tworzy sę koljka obktów oczkujących na użyc) Oznaczna: γ uo ntnsywność przpływu z systmu (podsystmu) użytku do systmu (podsystmu) obsług; : γ ou ntnsywność przpływu z systmu (podsystmu) obsług do systmu (podsystmu) użytku. b) Modl otwarty (stnją rlacj z otocznm systmu): μ z SU μw γ ou γ uo SO λ z λw Rys..6. Modl otwartgo systmu ksploatacj Gdy: μ z = μw ; λz = λw systm ksploatacj jst zrównoważony względm otoczna μ z > μw ; λz > λw systm ksploatacj rozwja sę ( systm rodzący sę ) μ z < μw ; λz < λw systm ksploatacj kurczy sę ( systm zamrający )

MODELE SYSTEMÓW UŻYTKOWANIA I OBSŁUGIWANIA gdz: μ z ntnsywność dopływu z otoczna do systmu ksploatacj (do podsystmu użytkowana) a μ w ntnsywność odpływu do otoczna z systmu ksploatacj (z podsystmu użytkowana): opratorów; obktów; nformacj; nrg; matrałów nzbędnych w użytkowanu, tp. λ z ntnsywność dopływu z otoczna do systmu ksploatacj (do podsystmu obsługowgo) a λ w ntnsywność odpływu do otoczna z systmu ksploatacj (z podsystmu obsługowgo): opratorów-spcjalstów obsługowych; urządzń obsługowych; nformacj; nrg; matrałów nzbędnych w obsługwanu, tp. ****** Każdy obkt, zbór obktów lub systm, w czas użytkowana pracuj z jakąś wydajnoścą, którj mara zalży od typu (rodzaju) systmu ksploatacj. Np: w przypadku prądncy marą wydajnośc jst gnrowana moc. Przyjmjmy, ż będzmy ogóln wydajność nazywal fktywnoścą oznaczal symbolm E (t). Uwaga: Wdług słownka języka polskgo fktywność znaczy to samo co wydajność, skutczność, sprawność. Jśl fktywność jst stała w czas, czyl ( t) = E const E = to fkt wytworzony w pwnym przdzal czasu Δt = T t wynos: F Δt = E Δ E ( ) t (.5) Jśl E (t) zmna sę w przdzal Δt to fkt wytworzony w tym przdzal wyraża zaps: T F E( Δt) = E( t) dt (.6) t Zauważmy, ż fktywność w chwl t zalży od: pobudzń strujących) P s (t); stanu tchnczngo obktu E (t); warunków sprzyjających ralzacj zadna O s (t); warunków nsprzyjających ralzacj zadana (zakłócń) O n (t). Jśl trzy lmnty z tgo zboru ustalmy, np.: E (t) = E * = const; O s (t) = O s * = const; O n (t) = O n * = const o 3

ROZDZIAŁ to możmy przprowadzć badan wpływu czwartgo czynnka (w tym przypadku strowana użytkowgo P s (t)) na fktywność obktu (systmu). Jśl pwn ralny cąg strowań w przdzal Δt oznaczymy przz P s R (t) (dla t Δt) a optymalny w tym przdzal cąg strowań oznaczymy przz P s opt (t) to skutczność strowana (najczęścj skutczność dzałań opratora) można ocnć w oparcu o wskaźnk skutcznośc η F. WSKAŹNIK SKUTECZNOŚCI STEROWANIA η F ( Δt) = t T t T o o E E ( P () t ; Δt) sr ( P () t ; Δt) sopt dt dt (.7) gdz: E (P s R (t)) = E R (t) - fktywność ralna obktu (tj. fktywność przy ralnym strowanu); E (P s opt (t)) = E opt (t) - fktywność optymalna obktu (tj. fktywność przy optymalnym strowanu). Przykład.. Rozpatrzmy systm użytkowana prądncy prądu stałgo. Załóżmy, ż systm tn charaktryzuj sę następującym wlkoścam ksploatacyjnym: znamonową mocą prądncy (czyl optymalną fktywnoścą): E opt = W; czasm pracy prądncy: t = 5 h. Na tj podstaw możmy wylczyć znamonową wartość nrg, którą systm moż wytworzyć (czyl fkt optymalny): F E opt = x 5 = 6 kwh Załóżmy, ż w rzczywstośc, na skutk np. nodpowdngo strowana, prądnca pracowała: przz t = h z mocą (fktywnoścą) E R() = W przz t = 4 h z mocą (fktywnoścą) E R() = 5 W Stąd uzyskany fkt rzczywsty (wytworzona nrga) wynos: F E R = x + 5 x 4 = 3 kwh W tym przypadku wskaźnk skutcznośc strowana wynos: F = F E R /F E opt = 3/6 =.5 Wnosk: Strowan systmm użytkowana prądncy n jst optymaln. Nalży zmnć właścwośc opratora systmu. 4

PODSTAWY DIAGNOSTYKI ROZDZIAŁ 3 PODSTAWOWE POJĘCIA I DEFINICJE DIAGNOSTYKI TECHNICZNEJ Prawdłow strowan obktam (systmam) tchncznym można zapwnć wówczas, gdy dcydnt-oprator zna n tylko ogóln prawa rządząc procsam funkcjonalnym przbgającym w tych obktach, lcz równż ch osobncz właścwośc. Oznacza to znajomość aktualngo stanu oraz przszłych przyszłych procsów zman stanu obktu. Informacj t dostarczają procsy dagnozowana. Procsy dagnozowana tchnczngo zawsz towarzyszyły człowkow od chwl, kdy zaczął myślć logczn zaczął używać narzędz. W procsach dagnozowana często wykorzystuj sę zmysły ludzk. Przykładm takj formy dagnozowana jst kpr, który ralzuj dagnozowan organolptyczn. ***** DIAGNOSTYKA TECHNICZNA jst to dzdzna wdzy objmująca całokształt zagadnń tortycznych praktycznych, dotyczących dntyfkacj ocny aktualnych, przszłych przyszłych stanów obktu tchnczngo, z uwzględnnm oddzaływana otoczna. DIAGNOZOWANIE (naczj: procs dagnozowana) jst to cąg dzałań, których clm jst syntza dagnozy. Na procs dagnozowana składa sę: badan dagnostyczn; wnoskowan dagnostyczn. BADANIE DIAGNOSTYCZNE jst to pozyskwan podstawowj ( surowj ) nformacj dagnostycznj; zazwyczaj jst to pomar (przyrządowy lub organolptyczny) właścwośc tchncznych obktu. WNIOSKOWANIE DIAGNOSTYCZNE jst to prztwarzan podstawowj nformacj dagnostycznj (czyl wynków badana dagnostyczngo) oraz nnych nformacj o obkc tchncznym jgo otocznu na dagnozę. Wnoskowan dagnostyczn daj sę podzlć na klka pozomów, a manowc na: wnoskowan pomarow; wnoskowan objawow; wnoskowan strukturaln; wnoskowan ksploatacyjn. DIAGNOZA (w domyśl: dagnoza tchnczna D) jst to rzultat procsu dagnozowana, stanowący zbór nformacj o stan (lub klas stanów) obktu oraz nnych nformacj potrzbnych do podjęca dcyzj dotyczącj dalszgo postępowana z obktm. 5

ROZDZIAŁ 3 Pod pojęcm dagnozy można takż rozumć nformację umożlwającą podjęc dcyzj dotyczącj przystosowana: właścwośc opratora do właścwośc obktu; moż to dotyczyć sytuacj, w którj potrzbny jst dobór opratora o takch umjętnoścach, któr pozwalają strować zdatnym obktm w sposób umożlwający zralzowan zadana użytkowgo w okrślonych warunkach; właścwośc obktu do właścwośc opratora; moż to dotyczyć sytuacj, w którj potrzbny jst wybór sposobu zmany właścwośc nzdatngo obktu, w clu zralzowana zadana obsługowgo w okrślonych warunkach. Z względu na fazę stnna obktu (patrz Rys..5) rozróżna sę: dagnozę projktową; dagnozę produkcyjną; dagnozę użytkową; dagnozę obsługową; dagnozę lkwdacyjną. Dagnozowan można takż traktować jako procs uzyskwana nformacj o właścwoścach (np. tchncznych, ksploatacyjnych, bzpcznoścowych) obktu: w znacznu szrszym: przszłych, aktualnych przyszłych; w znacznu węższym: aktualnych. Dagnozowan w znacznu szrszym zawra: gnzowan; dagnozowan sondując (czyl dagnozowan w znacznu węższym); prognozowan; dozorowan. DIAGNOZOWANIE SONDUJĄCE jst to dzałan, którgo clm jst uzyskan nformacj o aktualnym stan obktu, z uwzględnnm wpływu jgo otoczna. Dagnozowan tak ma charaktr sondującgo pozyskwana nformacj o aktualnym stan obktu czyl ma odpowdzć na pytan: jak jst aktualny stan obktu? Zazwyczaj wymaga sę, żby nformację o stan obktu uzyskwać bz koncznośc dmontażu obktu, a nawt bz wyłączana obktu z ruchu. Wymóg tn stanow stotn krytrum wyboru sygnałów dagnostycznych mtod ch obsrwacj (pomarów). SYGNAŁ DIAGNOSTYCZNY jst to wlkość fzyczna gnrowana przz obkt, będąca nośnkm nformacj dagnostycznj (czyl nformacj o stan obktu). STAN ZDATNOŚCI (E ) jst to tak stan, w którym właścwośc obktu (lub ogólnj: systmu) spłnają wymagana opratora obktu (lub ogólnj: dcydnta systmu). USZKODZENIE jst to zdarzn polgając na przjścu obktu z stanu zdatnośc do stanu nzdatnośc. Uszkodzn moż mć charaktr zdarzna nprzwdywalngo (uszkodzn losow) lub charaktr zdarzna przwdywalngo (uszkodzn starznow). STAN NIEZDATNOŚCI (E ) jst to tak stan, w którym okrślon właścwośc obktu (lub ogólnj: systmu) n spłnają wymagań opratora obktu (lub ogólnj: dcydnta systmu). 6

PODSTAWOWE POJĘCIA I DEFINICJE DIAGNOSTYKI Stan nzdatnośc jst skutkm uszkodzna. N nalży utożsamać uszkodzna z stanm nzdatnośc gdyż w wlu przypadkach symptomy uszkodzna różną sę od symptomów stanu nzdatnośc. Ma to stotn znaczn zwłaszcza w procsach dozorowana. Stan nzdatnośc moż mć charaktr stablny (trwały) lub nstablny (np. zankający, gdy następuj samoczynn naprawn sę obktu). STAN TECHNICZNY OBIEKTU (E ) jst to zbór wartośc jgo właścwośc tchncznych: () t { y ( t), y ( t),..., y ( t) } E (3.) gdz: E (t) stan obktu w chwl t; y (t) wartość -tj właścwośc tchncznj Y w chwl t. Jst oczywst, ż wartośc właścwośc tchncznych n są stał lcz zalżą od szrgu czynnków, np. od czasu użytkowana, od oddzaływana otoczna, od sposobu strowana obktm tp. TECHNICZNE KRYTERIA ZDATNOŚCI dopuszczaln z względów konstrukcyjnych funkcjonalnych w aspkc możlwośc ralzowana (lub zralzowana) przz obkt wymagango zadana przdzały wartośc właścwośc tchncznych. WŁAŚCIWOŚCI WEWNĘTRZNE OBIEKTU (W w ) to wlkośc wwnętrzn obktu, opsując jgo strukturę konstrukcyjną strukturę opracyjną (funkcjonalną). Właścwośc wwnętrzn nazywan są nkdy wlkoścam stanu a zbór wartośc tych właścwośc utożsamany jst z pojęcm: stan obktu. Właścwośc wwnętrzn są właścwoścam tchncznym obktu. STRUKTURA KONSTRUKCYJNA OBIEKTU jst to zbór lmntów (modułów) konstrukcyjnych, zbór wlkośc konstrukcyjnych charaktryzujących t lmnty rlacj konstrukcyjnych mędzy nm. Przykładm wlkośc konstrukcyjnych np. rzystora jst: rzystancja, znamonowa moc, masa, gabaryty, rodzaj matrału, rzystancyjny współczynnk tmpraturowy tp., a przykładm opsu struktury konstrukcyjnj jst schmat montażowy obktu. STAN KONSTRUKCYJNY OBIEKTU jst to zbór wartośc wlkośc konstrukcyjnych obktu. Przykładm zboru wartośc wlkośc konstrukcyjnych jst: wartość rzystancj obwodu, wartość gabarytów obktu, wartość masy obktu td. STRUKTURA OPERACYJNA (FUNKCJONALNA) OBIEKTU jst to zbór lmntów (modułów) funkcjonalnych, zbór wlkośc opracyjnych charaktryzujących t lmnty rlacj funkcjonalnych mędzy nm. Przykładm wlkośc opracyjnych jst prąd lktryczny, prędkość (postępowa lub obrotowa), tmpratura, strumń magntyczny, nrga kntyczna td. STAN OPERACYJNY (FUNKCJONALNY) OBIEKTU jst to zbór wartośc wlkośc opracyjnych obktu (naczj: zbór wartośc wlkośc opsujących procs funkcjonalny obktu). n 7

OPERATOR (GENERATOR POBUDZEŃ STERUJĄCYCH) ROZDZIAŁ 3 Przykładm zboru wartośc wlkośc funkcjonalnych jst: wartość prądu w obwodz lktrycznym, wartość prędkośc obrotowj slnka, wartość tmpratury tranzystora td. STRUKTURA DIAGNOSTYCZNA OBIEKTU jst to zbór modułów dagnostycznych rlacj dagnostycznych mędzy nm, uzupłnony nformacjam o wyjścach dagnostycznych sygnałach dagnostycznych. STRUKTURA OBSŁUGOWA OBIEKTU jst to zbór modułów obsługowych rlacj obsługowych mędzy nm. ***** Ralzacja zadana polgającgo na uzyskanu nformacj dagnostycznj (o pożądanj warygodnośc dokładnośc) wymaga uruchomna procsu myślna dagnostyczngo. Myśln dagnostyczn polga na spcyfcznym wdznu ntrprtacj obktu oraz jgo otoczna (Rys.3.). OTOCZENIE SPRZYJAJĄCE O s O n OTOCZENIE NIESPRZYJAJĄCE P s S zs OBIEKT WŁAŚCIWOŚCI WEWNĘTRZNE W w E u S zu ODBIORCA EFEKTU UŻYTECZNEGO E o S zo ODBIORCA EFEKTU ODPADOWEGO Rys.3.. Modl obktu jgo otoczna Oznaczna: E u fktywność użytczna (użytkowa lub obsługowa); E o fktywność odpadowa (użytkowa lub obsługowa); P s pobudzna strując; W w właścwośc wwnętrzn obktu; O s sprzyjając oddzaływan otoczna; O n nsprzyjając oddzaływan otoczna; S zu zwrotn oddzaływan na obkt odborcy fktu użytczngo; S zo zwrotn oddzaływan na obkt odborcy fktu odpadowgo; S zs zwrotn oddzaływan obktu na gnrator pobudzń strujących. 8

PODSTAWOWE POJĘCIA I DEFINICJE DIAGNOSTYKI POBUDZENIE STERUJĄCE (P s ) jst to każd dzałan zmrzając do wywołana zmany stanu funkcjonalngo (opracyjngo) obktu. SPRZYJAJĄCE ODDZIAŁYWANIE OTOCZENIA (O s ) jst to każd oddzaływan zwnętrzn, któr moż wywołać następując skutk: - pozytywny wpływ na stan opracyjny obktu; - korzystn zmany struktury obktu (odwracaln lub nodwracaln). NIESPRZYJAJĄCE ODDZIAŁYWANIE OTOCZENIA (O n ) jst to każd oddzaływan zwnętrzn, któr moż wywołać następując skutk: - ngatywny wpływ na stan opracyjny obktu; - nkorzystn zmany struktury obktu (odwracaln lub nodwracaln). ZWROTNE ODDZIAŁYWANIE NA OBIEKT ODBIORCY EFEKTU UŻYTECZNEGO S zu jst to każd oddzaływan na obkt z strony odborcy fktu użytczngo. Przykładm takgo oddzaływana jst: nformacja o zapotrzbowanu na fkt użytczny w okrślonym przdzal czasu, nformacja o wartośc tgo fktu w okrślonych warunkach, wartość mpdancj wjścowj odbornka przyłączongo do źródła nrg (np. do akumulatora). ZWROTNE ODDZIAŁYWANIE NA OBIEKT ODBIORCY EFEKTU ODPADOWEGO (S zo ) jst to każd oddzaływan na obkt z strony odborcy fktu odpadowgo. Przykładm takgo oddzaływana jst: nformacja o wytwarzanym polu trmcznym, nformacja o wartośc drgań mchancznych układu knmatyczngo, funkcjonowan trmostatu w slnku samochodowym, układ sygnalzacj drgań turbny w slnku samolotu. ZWROTNE ODDZIAŁYWANIE OBIEKTU NA OPERATORA (S zs ) jst to każd oddzaływan obktu na gnrator pobudzń strujących Przykładm takgo oddzaływana jst: nformacja o aktualnym stan opracyjnym obktu, nformacja o aktualnym stan konstrukcyjnym obktu, mpdancja wjścowa obktu (np. wzmacnacza) strowango przz gnrator sygnałowy. WIELKOŚCI OPISUJĄCE STAN (L) wlkośc zarówno wwnętrzn jak zwnętrzn w stosunku do obktu (patrz Rys.3.), któr w jakkolwk sposób wpływają na t wlkośc wyjścow obktu, któr dtrmnują fktywność (użytczną odpadową) obktu (lub ogólnj: fktywność systmu). Zgodn z wprowadzonym już oznacznam zbór wlkośc opsujących tworzą następując wlkośc: { W,P,O,O,S,S, S } L = (3.) w s EFEKTYWNOŚĆ OBIEKTU (E ) jst chwlową (punktową) marą skutków dzałana obktu (systmu). Efktywność jst funkcją wlkośc opsujących stan obktu (systmu): s n zs zu zo 9

ROZDZIAŁ 3 ( W,P,O,O,S,S, S ) E = f (3.3) EFEKT OBIEKTU (F E ) jst przdzałową marą skutków dzałana obktu (systmu). Efkt jst funkcją (całką) fktywnośc obktu (systmu): w s F E s n zs zu ( E, Δt) zo = f (3.4) ***** Bardzo stotna w dagnostyc jst śwadomość, ż obkt dagnozowana n stanow bytu wyzolowango lcz stnj w okrślonym otocznu jst z nm powązany różnorodnym rlacjam. Z punktu wdzna zadań dagnostycznych najważnjsz są rlacj: fktywnoścowo-użytkow: u fktywnoścowo-odpadow: U E ( P, W,O,O,S, S ) s w s n E = f (3.5) o O zu zo ( P, W,O,O,S, S ) E = f (3.6) s w s Rlacj t stanową podstawę tworzna różnorodnych charaktrystyk obktu, wykorzystywanych n tylko w clach dagnostycznych, np. charaktrystyk strowana, charaktrystyk kompnsacyjnych, charaktrystyk fktowych, charaktrystyk wrażlwoścowych, charaktrystyk sprzężna zwrotngo. ***** Procs dagnozowana jak wspomnano już wczśnj tworzy pwn łańcuch dzałań (Rys.3.). BADANIE DIAGNOSTYCZNE jst to prwsz ognwo łańcucha dzałań w procs dagnozowana. Badan to polga na pomarz przyrządowym lub rozpoznanu organolptycznym wartośc sygnałów wytwarzanych przz obkt. Tworzy sę w tn sposób zbór wynków pomarów stanowących prwotną nformację o stan obktu. Badan dagnostyczn jst czynnoścą mtrologczną wymaga zachowana rguł rządzących mtrologą, jak np. zachowana okrślonych warunków ralzacj pomarów, zastosowana aparatury o odpowdnch właścwoścach tp. Nalży pamętać, ż uzyskany zbór wynków jst obarczony różnorodnym błędam, stanow zatm jdyn przyblżony obraz rzczywstgo zboru wartośc sygnałów dagnostycznych. WNIOSKOWANIE POMIAROWE jst to drug ognwo łańcucha dzałań dagnostycznych. Efktm tgo dzałana jst zbór symptomów (objawów) stanu. SYMPTOM STANU (naczj: OBJAW STANU) jst to pwn zjawsko towarzysząc występowanu wybrango stanu; symptomm stanu jst np. przynalżność wartośc mrzongo sygnału do pwngo, okrślongo przdzału. Wyboru właścwośc obktu podlgających obsrwacj w procs dagnozowana (a tym samym wyboru sygnałów dagnostycznych) oraz okrślna lczby szrokośc n zu zo 3

PODSTAWOWE POJĘCIA I DEFINICJE DIAGNOSTYKI OBIEKT RELACJE SYGNAŁ-WYNIK POMIARU SYGNAŁY BADANIE DIAGNOSTYCZNE POMIAR PRZYRZĄDOWY SYGNAŁY NIEREJESTROWANE ROZPOZNANIE ORGANOLEPTYCZNE ZBIÓR WYNIKÓW BADANIA RELACJE WYNIK POMIARU - SYMPTOM WNIOSKOWANIE POMIAROWE ZBIÓR OBJAWÓW RELACJE SYNDROM - WŁAŚCIWOŚCI STRUKTURALNE WNIOSKOWANIE OBJAWOWE ZBIÓR WŁAŚCIWOŚCI STRUKTURALNYCH RELACJE WŁAŚCIWOŚCI STRUKTURALNE-- -WŁAŚCIWOŚCI EKSPLOATACYJNE. WNIOSKOWANIE STRUKTURALNE ZBIÓR WŁAŚCIWOŚCI EKSPLOATACYJNYCH RELACJE WŁAŚCIWOŚCI EKSPLOATACYJNE - - DIAGNOZA EKSPLOATACYJNA WNIOSKOWANIE EKSPLOATACYJNE DIAGNOZA EKSPLOATACYJNA Rys.3.. Schmat łańcucha dzałań w procs dagnozowana 3

ROZDZIAŁ 3 przdzałów wartośc tych właścwośc (a tym samym zdfnowana objawów) dokonuj sę na tap opracowywana mtody dagnozowana. Prztwarzan wynków pomarów na objawy wymaga znajomośc obktu, jgo właścwośc funkcjonalnych konstrukcyjnych oraz zadań ksploatacyjnych stawanych przd obktm. Nalży tu zauważyć, ż zarówno dobór sygnałów dagnostycznych jak okrśln stoty poszczgólnych objawów ma dcydujący wpływ na wartość użytkową mtody dagnozowana. SYNDROM STANU jst to zbór objawów (symptomów) towarzyszących okrślonmu stanow obktu. WNIOSKOWANIE OBJAWOWE jst to trzc ognwo łańcucha dzałań dagnostycznych; w wynku tgo wnoskowana powstaj nformacja o właścwoścach strukturalnych obktu. W odnsnu do obktu tchnczngo można mówć m.n. o: strukturz konstrukcyjnj; strukturz funkcjonalnj (opracyjnj); strukturz dagnostycznj; strukturz obsługowj. W zalżnośc od potrzb możlwośc fktm wnoskowana objawowgo moż być nformacja o właścwoścach tylko nktórych z wymnonych struktur. Przy dagnozowanu użytkowym na ogół wystarcza nformacja o właścwoścach struktury funkcjonalnj dagnostycznj, a przy dagnozowanu obsługowym stotn są nformacj o strukturz dagnostycznj obsługowj. WNIOSKOWANIE STRUKTURALNE jst to czwart ognwo łańcucha dzałań dagnostycznych; wynkm tgo dzałana jst nformacja o właścwoścach ksploatacyjnych obktu. Pod pojęcm właścwośc ksploatacyjnych rozum sę wartośc wlkośc opsujących stany ksploatacyjn obktu (tzn. stany użytkowana lub obsługwana). Przykładm takch właścwośc jst: wartość momntu rozwjango przz slnk lktryczny w chwl badana oraz wartość momntu jak slnk moż rozwnąć przy okrślonym strowanu zaslanu, wartość napęca na zacskach akumulatora w chwl badana oraz wartość napęca w funkcj czasu ksploatacj w okrślonych warunkach, tp. WNIOSKOWANIE EKSPLOATACYJNE jst to pąt ognwo łańcucha dzałań w procs dagnozowana; wynkm tgo wnoskowana jst dagnoza ksploatacyjna czyl nformacja o zdolnośc obktu do zralzowana okrślonych zadań użytkowych lub obsługowych. Do zdfnowana dagnozy ksploatacyjnj nzbędna jst znajomość zboru zadań ksploatacyjnych, warunków ch ralzacj oraz właścwośc opratora obktu. W praktyc jst często tak, ż dagnoza ksploatacyjna zawra np. stwrdzn o zdatnośc obktu do użyca bz prcyzowana zadana użytkowgo. Rozum sę wówczas, ż obkt moż być użyty do dowolngo zadana z zboru zadań użytkowych przwdzanych dla tj klasy obktów, opratorów warunków. ***** Zauważmy, ż dotychczas mówlśmy w odnsnu do obktu (Rys.3.) - o pobudznach (wjścach) strujących odpowdzach (wyjścach) użytcznych. 3

PODSTAWOWE POJĘCIA I DEFINICJE DIAGNOSTYKI Sygnały na wjścach obktu mogą mć charaktr: - dagnostyczny, jśl są wprowadzan wyłączn dla clów dagnostycznych; - roboczy, jśl są wprowadzan dla clów użytkowana. Sygnały na wyjścach obktu mogą mć charaktr: - dagnostyczny, jśl są wyprowadzan wyłączn dla clów dagnostycznych; - roboczy, jśl są wyprowadzan dla clów użytkowana, a równoczśn są wykorzystywan dla clów dagnostycznych. Tabla 3. Pobudzna Odpowdz dagnostyczn dagnostyczn dagnostyczn robocz robocz robocz robocz dagnostyczn Możlw są zatm - pwn kombnacj sygnałów, stotnych dla procsu dagnozowana (Tabla 3.). Możlw jst tż wykorzystywan, dla clów dagnostycznych, nnych rlacj obktu z otocznm (Rys.3.) np. oddzaływana zwnętrzngo: sprzyjającgo, np. zaslnowgo; nsprzyjającgo, np. zakłócnowgo, przy równoczsnj obsrwacj rakcj obktu na wyjścach użytcznych (lub) odpadowych. W wlu przypadkach cnnym nośnkm nformacj dagnostycznych są sygnały na wyjścach tzw. odpadowych (bzużytcznych). Sygnały na tych wyjścach mogą mć różn postac fzyczn, np.: pol lktromagntyczn; drgana akustyczn; promnowan trmczn (patrz: przykład 3.). ***** Zauważmy, ż zarówno stan obktu jak każda wlkość opsująca stan czy strukturę obktu ma zazwyczaj charaktr cągły. Łatwj jst jdnak rozpatrywać t wlkośc jako dyskrtn (zarnst) czyl podzlon na przdzały. I tak, w najprostszym przypadku możmy rozróżnać tylko dwa stany obktu: stan zdatnośc (użytkowj lub obsługowj); stan nzdatnośc (użytkowj lub obsługowj). Przy bardzj szczgółowj dyskrtyzacj przstrzn stanów możmy rozróżnać dwa zbory stanów: zbór stanów zdatnośc; zbór stanów nzdatnośc. Każdy z tych zborów moż zawrać węcj nż jdn stan różnący sę od pozostałych przynajmnj jdną stotną cchą (dokładnj: wartoścą wlkośc opsującj stan). Wartośc każdj wlkośc opsującj stan można podzlć w najprostszym przypadku na dwa przdzały rozdzlon okrśloną wartoścą progową (granczną). Tę wartość granczną (a najczęścj funkcję granczną) nalży tak dobrać, by przynalżność aktualnj wartośc, obsrwowanj wlkośc opsującj, do jdngo z tych przdzałów ozna- 33

ROZDZIAŁ 3 czała stan zdatnośc obktu, a przynalżność do druggo z tych przdzałów oznaczała stan nzdatnośc obktu. W procs dagnozowana często można zrzygnować z dokładngo pomaru wartośc wlkośc opsującj stan (np. tmpratury łożyska, gęstośc lktroltu akumulatora, natężna hałasu mtowango przz wntylator) ogranczyć sę do okrślna, w którym przdzal wartośc zawra sę wartość aktualna. Tak okrślan (dntyfkacja) przdzału, do którgo nalży mrzona wartość właścwośc obktu, jst rozpoznawanm objawu stanu. Przykład 3.. Rozpatrzmy obkt w postac czwórnka o strukturz jak na Rys.3.3. Przyjęto tu następując oznaczna: U x sygnał pobudzna; U y sygnał odpowdz. U U R y = x (p-d 3..) R + R R U x R U y Rys.3.3. Schmat czwórnka obktu dagnozowana Przyjmjmy, ż są znan: U x, U y, R oraz znany jst dopuszczalny przdzał wartośc R czyl: R dop : R (R - ΔR, R + ΔR ) (p-d 3..) Pytan dagnostyczn brzm: jak jst stan rzystora R? Wartość rzystancj wyznaczona z zalżnośc (p.3..): R U U = (p-d 3..3) ' x y R Uy jst wartoścą sygnału dagnostyczngo (jst wartoścą właścwośc tchncznj obktu). Objawm stanu jst zawran sę (lub n) wartośc R w wymaganym przdzal wartośc: ' [ R ( R ΔR, R + ΔR) ] (p-d 3..4) Jśl: ' [ R ( R ΔR, R + ΔR) ] [ E =E ] (p-d 3..5) to oznacza, ż obkt (czwórnk) jst zdatny. W przcwnym przypadku obkt jst nzdatny: ' [ ( R ΔR R + Δ )] [ E =E ] R, R (p-d 3..6) Przśldźmy to rozumowan w oparcu o przykład lczbowy: 34

PODSTAWOWE POJĘCIA I DEFINICJE DIAGNOSTYKI U x = V; U y = 8,9V; R = 9Ω; R = Ω; ΔR = Ω Wartość sygnału dagnostyczngo wynos: R = (-8,9)/8,9 x 9 =,Ω Wnosk: czwórnk zdatny bo: [, (8, )] [E = E ] Przykład 3.. Obktm badań dagnostycznych jst płyta główna komputra PC (Rys.3.4). Dagnozowan ralzowan jst w oparcu o pomar promnowana trmczngo, któr jst odpadowym sygnałm towarzyszącym funkcjonowanu obktu, a zarazm jst nośnkm nformacj dagnostyczn użytcznych (Rys.3.5 Rys.3.6). Rys.3.4. Szkc rozmszczna lmntów na płyc głównj komputra PC 35

ROZDZIAŁ 3 Postać mapy trmcznj wskazuj, ż obszarm o najwyższj tmpraturz jst otoczn punktu o współrzędnych X=6, Y=. Z szkcu rozmszczna lmntów (Rys.3.4) wynka, ż w tym mjscu zamontowany jst procsor. Wnosk: w clu przcwdzałana przyśpszonmu starznu struktury procsora pod wpływm podwyższonj tmpratury nalży zastosować środk zwększając ntnsywność odprowadzana nrg cplnj z obudowy procsora np. moż to być radator w połącznu z wntylatorm. Komputr 486/ MHz 45 Y [cm] 4 35 3 5 5 4 6 4 4 4 6 4 6 4 6 4 4 6 4 4 6 8 6 6 6 6 8 8 4 8 8 8 6 8 3 6 3 3 3 3 34 3 34 334 3 36 3 3 4 34 34 36 3634 38 8 36 4 38 36 4 4 6 33 34 4 4 38 34 36 3 3 4 6 8 3 3 34 36 38 4 4 44 4 6 8 4 6 8 3 3 X [cm] Rys.3.5. Mapa trmczna płyty głównj komputra PC w zobrazowanu -wymarowym (pozomcowym) 36

PODSTAWOWE POJĘCIA I DEFINICJE DIAGNOSTYKI 45 4 35 3 Tmpratura [ o C] 5 5 4 35 3 5 Y [cm] 5 46 8 4 68 3 3 X [cm] Rys.3.6. Mapa trmczna płyty głównj komputra PC w zobrazowanu 3-wymarowym 37

PODSTAWY DIAGNOSTYKI ROZDZIAŁ 4 FORMY DIAGNOZOWANIA OBIEKTÓW TECHNICZNYCH Przypomnjmy, ż dagnozowan rozuman w szrszym znacznu moż przybrać różn formy. Moż to być: - gnzowan; - dagnozowan sondując; - prognozowan; - dozorowan. GENEZOWANIE (naczj: procs gnzowana) jst to dzałan, którgo clm jst ujawnn praprzyczyny stanu obktu, z uwzględnnm wpływu jgo otoczna; np. jst to procs ujawnana ognska skwncj uszkodzń (łańcucha uszkodznowgo) z wskazanm przyczyny, która wywołała powstan ognska uszkodznowgo oraz wntualn całj skwncj uszkodzń. Starznow zmany właścwośc obktu są gnzowan w oparcu o modl zman właścwośc obktu (np. modl matmatyczny) aktualną wartość tj gnzowanj właścwośc: Y = y f ( t) ( t ) y ( t τ) τ (4.) gdz: Y = f(t) właścwość gnzowana (modl zman właścwośc gnzowanj); y (t ) aktualna wartość właścwośc gnzowanj; y τ ( t τ) wartość oczkwana właścwośc gnzowanj w chwl (t - τ). Y rozkład właścwośc Y w chwl t - y y t t - rozkład chwl czasu, którj dotyczy gnza t Rys.4.. Obraz gnzowana starznowych zman właścwośc obktu 38

FORMY DIAGNOZOWANIA OBIEKTÓW TECHNICZNYCH Zauważmy, ż warancja rozkładu prawdopodobństwa przszłych wartośc właścwośc obktu Y zwększa sę wraz z wzrostm opóźnna gnzy. W przypadku uszkodzń losowych gnzowan dotyczy przd wszystkm łańcucha uszkodznowgo (przyczynowo-skutkowgo). Przyczyny powstana ognska uszkodznowgo zazwyczaj są trudn do gnzowana. Gnzowan, w tym przypadku, opart jst na wnoskowanu logcznym: E k Ek- E Ep (4.) co można zntrprtować następująco: jśl w aktualnj chwl t jst stan Ek to musał on być poprzdzony stanm Ek-, a tn był następstwm stanu Ek-, td. Wnoskowan tak moż al n mus doprowadzć do zdntyfkowana ognska uszkodznowgo (czyl prwszgo losowgo w łańcuchu uszkodznowym stanu nzdatnośc Ep ). krunk procsu uszkodznowgo E p E E E k krunk procsu gnzowana t - t Rys.4.. Grafczna ntrprtacja łańcucha uszkodznowgo procsu gnzowana PROGNOZOWANIE (naczj: procs prognozowana) jst to dzałan, którgo clm jst uzyskan nformacj o skwncj stanów obktu, któr nastąpą po stan aktualnym. Prognozowan sprowadza sę zazwyczaj do przwdywana zman właścwośc obktu (przd wszystkm właścwośc tchncznych). W przypadku starznowych zman właścwośc obktu prognozowan (podobn jak w przypadku gnzowana) ralzuj sę w oparcu o modl zman właścwośc obktu (np. modl matmatyczny) aktualną wartość właścwośc prognozowanj: Y = y f ( t) ( t ) y ( t + τ) τ (4.3) gdz: Y = f(t) właścwość prognozowana (modl zman właścwośc prognozowanj); y (t ) aktualna wartość właścwośc prognozowanj; y τ ( t + τ) wartość oczkwana właścwośc prognozowanj w chwl (t + τ). Przyjmjmy dla uproszczna, ż wartość y τ jst wartoścą granczną, dopuszczalną dla stanu zdatnośc obktu. Pojawn sę wartośc mnjszj oznacza, ż obkt jst w stan nzdatnośc. 39