BADANIA RODOWISKOWE SYSTEMÓW TECHNICZNYCH BOGDAN ÓŁTOWSKI Unwersytet Technologczno-Przyrodnczy w Bydgoszczy pójd dok dkolwek, byle tylko naprzód Streszczene W artykule przedstawono problematyk bada systemowych obektów techncznych w aspekce rodowskowym. Analza synteza problematyk zdatnych bezpecznych oraz przyjaznych rodowsku maszyn pozwolła pozyska projekt badawczy w ramach POIG. Jest on realzowany we współpracy wydzałów: n yner mechancznej zarz dzana. Szczegółowa problematyka projektu wybrane zagadnena utrzymana zdatno c maszyn stanow tre c tego opracowana. Słowa kluczowe: badana, system, zdatno, zarz dzane eksploatacj, procedury badawcze, ryzyko.. Wst p Systemy technczne o coraz wy szym stopnu automatyzacj, unfkacj ntegracj modułowej stwarzaj szereg nowych problemów natury techncznej, organzacyjnej ekonomcznej, szczególne na etape ch eksploatacj. Jednym z tych problemów jest utrzymane wysokej gotowo c techncznej maszyn urz dze, tzn. utrzymane ch w stane zdatno c do wykonana przewdzanych zada zgodne z przeznaczenem aktualnym mo lwo cam techncznym. Traktuj c eksploatacj maszyn jako główny etap weryfkacj ch przydatno c spełnana oczekwa społecznych, coraz cz cej na tym etape prowadz s ntensywne badana poprawno c dzałana maszyn w odpowedno sformalzowanych strukturach eksploatacj. Zagadnena poprawnego wykorzystana nformacj do bezdemonta owej oceny stanu maszyn krytycznych, zagro ena bezpecze stwa oraz zagro e rodowska stanow o problematyce realzowanego projektu POIG, gdze do zagadne głównych nale : badane dynamk konstrukcj (eksperymenty dentyfkacyjne), ewolucja zman stanu maszyny, rozpoznawane stanu maszyny, opracowane kryterów zagro ena bezpecze stwa rodowska, optymalzacja dost pnych rozw za oraz praktyczne aspekty montorowana zman stanu modułów maszyny (dedykowane systemy dagnostyczne). Celem projektu Technk wrtualne w badanach stanu, zagro e bezpecze stwa rodowska eksploatowanych maszyn WND-POIG.0.03.0-00-22/09 jest wykorzystane technk wrtualnych w budowe nowoczesnych systemów zarz dzana eksploatacj maszyn. Efektem ko cowym przedstawonego projektu pownno by opracowane metodyk budowy dedykowanych systemów montorowana stanu oraz oceny zagro e bezpecze stwa rodowska u ytkowanych maszyn oraz opracowane narz dz do realzacj tych zada. Zakres merytoryczny przedstawonego projektu skupa s szczególne na problematyce wykorzystana nowoczesnych narz dz wrtualnych w montorowanu stanu bezpecze stwa, zagro e rodowska oraz oceny zman stanu techncznego maszyn krytycznych.
00 POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZ DZANIA WIEDZ Sera: Studa Materały, nr 33, 200 Rozwój technk wrtualnych umo lwa wele nowych rozw za w zakrese modelowana, symulacj oraz pozyskwana przetwarzana nformacj dagnostycznej. Nektóre z tych mo lwo c sygnalne przykładowo przedstawono w tym artykule, a dotyczy to przetwarzana sygnałów, optymalzacj statystycznej wynków wnoskowana dagnostycznego. 2. Badana jako c maszyn 2.. Zadana systemowe System jest to zbór elementów pow zanych ze sob relacjam w tak sposób, e stanow one cało zdoln do funkcjonowana w okre lony sposób. Analza systemowa jest szczególne przydatna do zło onych zada w szybko zmennym otoczenu, typowym dla naszych czasów. Jest ona formalnym jawnym badanem wspomagaj cym dzałane osób odpowedzalnych za decyzje lub ln post powana w okre lonej (zło onej) sytuacj, charakteryzuj cej s nepewno c. Ma na celu okre lene po danego dzałana lub ln post powana przez rozpoznane rozwa ene dost pnych warantów oraz porównane ch przewdywanych nast pstw. Wymaga jasnego okre lena granc badanego systemu jego cz c składowych. Analza systemowa ma na celu zbadane proponowanego rozw zana, jego zachowana s dzałana, zmerzaj c do jego poprawy, optymalzacj podj ca decyzj projektowej. Zasadnczo analza taka mo e by prowadzona na modelu, mo e by czysto ntucyjna, czy te formalna zale ne od mo lwo c. Oto poszczególne krok analzy systemowej w zastosowanu do wygenerowanych poprzedno warantów rozw za systemu: studum wykonalno c systemu, mo na podzel na badane wykonywalno c fzycznej, techncznej oraz czasowo ekonomcznej. studum akceptowalno c systemu, pod wzgl dem prawnym, pracownczym, gospodarczym socjalnym. studum własno c systemu czy zapewnone s podstawowe własno c warantów systemu. studum funkcjonalno c, upewnaj ce o spełnenu podstawowych celów operacyjnych obsługowych systemu jego elementów. analza struktury systemu, wykryce wła cwej struktury zapewnaj cej wykonane celów systemu. Krytera oceny zachowana s systemów podczas takch analz mog by welorake, jak równe u yte ad hoc. Je l jednak jest to mo lwe, to zaleca s sprawdz wszystke cechy wzgl dem kryterów jako c zw zanych z dzałanem systemu, a tak e przez proste porównane warto c cech warantów systemu z warto cam optymalnym. Metodyka bada ewolucj stanu modułowo konstruowanych systemów techncznych metodam n yner wrtualnej zaproponowana w tym projekce (w uj cu bada systemowych) obejmuje, [2,5]: modelowe opracowane zasad ewolucj stanu systemów techncznych (systemów modułowych oraz ewolucj procesów uszkodze ), opracowane adaptacja procedur rozpoznawana stanu badanych modułów narz dzam n yner wrtualnej (FEM, BEM, MATLAB, SIMULINK, systemy ekspertowe, sec neuronowe, data mnng, zbory rozmyte, szare systemy, optymalzacja, programowane genetyczne ewolucyjne),
Bogdan ółtowsk Badana rodowskowe systemów techncznych 0 modelowane dagnostyczne degradacj modułów badanych systemów techncznych (modele symptomowe, holstyczne), weryfkacj opracowanego systemu narz dz kształtowana jako c obektów techncznych w proponowanych systemach utrzymana zdatno c dagnostyczny system eksploatacj maszyn w aplkacj praktycznej wybranych przeds borstw (FMEA, TPM, QFD, Kanse), opracowane mar dla bada systemów techncznych w aspekce efektywno c funkcjonalna ekonomczno c, bezpecze stwo oraz analzy ryzyka techncznego, praktyczne wskazana procedur stosowana n yner wrtualnej w obszarach yca obektów (dagnostyka, nezawodno, projektowane, konstruowane, technologa wytwarzana, eksploatacja, bezpecze stwo, ochrona rodowska), opracowane zasad wdra ana dokona projektu w praktycznych przykładach zastosowa, opracowane ks kowe (zborowe) z zakresu projektu. Przedstawone zamerzena wsparte weloma specyfcznym szczegółowym zagadnenam, sygnalzowanym w materałach tego artykułu umo lw pownny montorowane ewolucj stanu na pozome modułów maszyn, z jednoczesnym wyznaczenem welu warto c mar nezawodno c jako c eksploatacj (potrzeby u ytkownków), konecznych mo lwych do wyznaczena w oparcu o dobre sygnały dagnostyczne. W tym obszarze przewduje s wykorzystane welu metod opracowana statystycznego wynków bada, takch jak: OPTIMUM, PCA, BEDIND, SVD, metody wyznaczana relacj przyczynowo-skutkowych, wybrane metody sztucznej ntelgencj, z których zostane dodatkowo zamplementowany system do opracowana wynków bada dagnostycznych. Efektem ko cowym przedstawonego projektu pownno by opracowane metodyk budowy dedykowanych systemów montorowana stanu oraz oceny zagro e bezpecze stwa rodowska ze strony u ytkowanych maszyn krytycznych oraz opracowane narz dz wrtualnych do realzacj tych zada. Wymernym efektem realzacj przedstawonego projektu b d prace dysertacyjne członków zespołu badawczego, publkacje konferencyjne opracowane ks kowe. Tre c merytoryczne projektu wpsuj s w ka d z organzacj gospodarczych, maj c okre lony system zarz dzana, który spełna jej wymagana w zakrese realzacj przyj tej strateg. Jest to szczególne stotne dla tych elementów, które maj stotny wpływ na przebeg procesu produkcyjnego (logstyka, eksploatacja, narz dza przyrz dy) lub nadzoruj rodk trwałe o stotnej, z punktu wdzena frmy, warto c (utrzymane ruch, naprawy, przegl dy), [3,6.7]. Badana systemowe dotycz główne jako c racjonalne zbudowanych systemów eksploatacj, gdze realzuje s wele funkcj: prowadz klasyfkacj ewdencj wszystkch rodków trwałych, proponuje podstawowe wska nk technczno-ekonomczne, nadzoruje eksploatacj rodków trwałych, analzuje dane z montorngu podejmuje decyzje, wnoskuje lkwdacj rodków trwałych, planuje, nadzoruje realzuje wszystke rodzaje przegl dów, konserwacj napraw, ustala podstawowe normatywy, ewdencjonuje rozlcza prowadzone prace, planuje zaopatrzene w cz c zamenne materały potrzebne do napraw, wnoskuje uzasadna leasng, wnoskuje uzasadna outsourcng,
02 POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZ DZANIA WIEDZ Sera: Studa Materały, nr 33, 200 organzuje magazynowane cz c zamennych, ch wydawane oraz rozlczane, planuje zadana nwestycyjne, organzuje realzuje zakup maszyn urz dze, realzuje nezb dne prace budowlano monta owe, organzuje odbór rodków trwałych, przygotowuje technologe napraw. Analzuj c zakres funkcj przypsanych do realzacj systemow eksploatacj mo na okre l, jake grupy danych pownny do nego wpływa, jak równe dane jake on generuje. Współczesne maszyny okre lane s takm cecham jak: funkcjonalno, nezawodno, gotowo, bezpecze stwo, moblno podatno eksploatacyjna. Kształtowane utrzymane tych cech jest mo lwe metodam dagnostyk techncznej, która umo lwa: dagnostyczne konstruowane wytwarzane nowych maszyn oraz utrzymane maszyn w stane zdatno c funkcjonalnej. Uwarunkowana gospodark rynkowej uzasadnaj koneczno wprowadzana nowoczesnej autoryzowanej strateg wytwarzana eksploatacj maszyn, menne wskazuj cej twórc odpowedzalnego za wytwór. Producent, zanteresowany jako c pó nejszym zbytem, jest odpowedzalny za wytwór od zamysłu, przez konstrukcj, wytwarzane eksploatacj, a do utylzacj po lkwdacj obektu. Tym samym producent konstruuje wytwarza swoje wytwory w oparcu o najnowsze os gn ca my l techncznej, zabezpecza je własnym serwsem obsługowym w czase eksploatacj, a tak e wyposa a w rodk dagnostyczne (najlepej automatyczne). U ytkowncy maszyn s zanteresowan ch zdatno c, dla okre lena której nale y, [4,2,5]: wyznaczy symptomy stanu zdatno c, s, s 2, s m ; Pg okre l warto c granczne symptomów stanu zdatno c, S gr = s ± σ ; s 2A ustal klas zdatno c obektu; ( Pr )( S gr Sm ) wyznaczy okresowo dagnozowana, td = θm. Sm Wyró none zadana dagnostyczne zostan wybórczo omówone pon ej, przy czym szczegółowy ch ops mo na znale w pracach autora [6,7]. 2.2. Badana operacyjne Badana operacyjne to dyscyplna naukowa zw zana z teor decyzj, pozwalaj ca wyznaczy metod rozw zane problemów zw zanych z podj cem optymalnych decyzj. Badana operacyjne to zbór metod matematycznych statystycznych, obejmuj cych m. n.: programowane matematyczne, zagadnene transportowe, algorytmy secowe, zarz dzane projektem, teora zapasów, teora kolejek, ła cuch Markowa, analza szeregów czasowych, metody gradentowe. Hstoryczne badana operacyjne wywodz s z naukowego zarz dzana, a obecne przyjmuje s je za cz teor decyzj. Badana operacyjne zacz to z powodzenem stosowa do sprawnego zarz dzana w przemy le oraz w n yner utrzymana stanu zdatno c maszyn. Proces zu ywana s obektu zazwyczaj ne jest jednowymarowy, a wymar przestrzen uszkodze ro ne wraz ze stopnem skomplkowana maszyny. Zw ksza to radykalne wymarowo wektorów stanu, sygnałów oraz zakłóce. Informacja dagnostyczna mo lwa do
Bogdan ółtowsk Badana rodowskowe systemów techncznych 03 pozyskana w badanach stanu staje s nadmarowa, skomplkowana wymarowo trudna do przetwarzana. Dost pna ju welowymarowa reprezentacja symptomowa stanu techncznego obektu w badanach programowanych oraz mo lwo ekstrakcj tej nformacj on-lne, stwarza nowe perspektywy dagnozowana obektów. Dotyczy to zwłaszcza nowych lub modernzowanych konstrukcj nowych uruchome obektów nnowacyjnych, bez adnych do wadcze eksploatacyjnych. 3. Pozyskwane przetwarzane nformacj W praktycznych zastosowanach, przygotowane wst pne pozyskanych z pomarów danych jest bardzo stotnym etapem w klasyfkacj danych maj cym wpływ zarówno na efektywno rozró nana stanów, szybko łatwo budowy oraz uczena modelu przyczynowo-skutkowego, jak równe na jego pó nejsz generalzacj, [,2,4,6,2,4,5]. Zarejestrowany sygnał czasowy badanego procesu przenesony do arkusza Excel jest podstaw do dalszego przetwarzana, np. w dzedzne czasu, cz stotlwo c ampltud, daj c wele mar umo lwaj cych dekompozycj sygnału wyj cowego na sygnały poszczególnych rozwjaj cych s uszkodze. Na proces decyzyjny składa s c g operacj od momentu zdobyca nformacj o stane maszyny, przez jej gromadzene przetwarzane, a do momentu wyboru przekazana ustalonej decyzj do realzacj. 3.. Wst pne przetwarzane danych Transformacje danych Analzowane danych do wadczalnych zw zane jest z wyst powanem ró nego rodzaju skal pomarowych, które mog by symbolczne lub te numeryczne. Systemy przetwarzana nformacj dagnostycznej charakteryzuj s tym, e najcz cej wszystke cechy opsuj ce analzowane obekty musz by numeryczne. W przypadku model klasyfkacyjnych u ywaj cych odległo c jako mary podobe stwa bardzo cz sto zdarza s, e poszczególne cechy charakteryzuj jak stan fzyczny na podstawe ró nych welko c fzycznych, maj cych ró ne zakresy warto c, przez co mog me one ró ny wpływ na odległo. Zastosowa mo na klka transformacj ujednolcaj cych wpływ poszczególnych cech. Do najbardzej znanych nale y normalzacja oraz standaryzacja. Normalzacja x x mn X N = () x max x mn gdze: x max jest maksymaln warto c wyst puj c w zborze dla -tej cechy, x mn mnmaln warto c dla -tej cechy. W wynk normalzacj otrzymuje s wektory, których warto c cech s z zakresu [0,]. Transformacja ta ne uwzgl dna rozkładu warto c danego symptomu, w zw zku z tym w przypadku wyst pena klku symptomów posadaj cych warto c znaczne ró n ce s, w wynku normalzacj nast puje c n ce w kszo c warto c w bardzo w skm przedzale.
04 POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZ DZANIA WIEDZ Sera: Studa Materały, nr 33, 200 Standaryzacja X S _ x x = ; x = σ ( x ) n n _ j 2 σ ( x) = ( x x ) (2) n j W wynku tej transformacj otrzymuje s symptomy, których warto redna x=0, natomast odchylene standardowe =, dz k czemu wszystke symptomy maj jednakowy wkład co do warto c nformacj. Stała precyzj uwzgl dna zakres zmenno c warto redn merzonych parametrów oraz zapewna bezwymarowo, zgodne z zale no c : Wra lwo symptomów p _ x w _ n j x j = (3) w wraz z warto c redn uj te w jedn lczb zapewnaj bezwymarowo zakres zmenno c: x max x mn w = (4) _ x Zadbane o mo lwo porównywalnego rozwa ana pozyskanych z pomarów danych, to jeden z wa nych nezb dnych ju na pocz tku kroków do zrealzowana. 3.2. Metoda punktu dealnego OPTIMUM Merzone sygnały dagnostyczne w ró ny sposób odwzorowuj przestrze obserwacj, a po redno rozwój uszkodze w maszyne rys.. Korzystaj c z technk optymalzacyjnych mo na w oparcu o pomary odległo c od punktu dealnego scharakteryzowa wra lwo merzonych symptomów na zmany stanu. Rozró nene uszkodzena jest mo lwe po rzutowanu symptomów składowych na odpowedne ose: x, y, z. Rys.. Welowymarowa przestrze obserwacj Przedstawony pon ej algorytm umo lwa ocen statystyczn pojedynczo opracowywanych symptomów dagnostycznych, daj c w efekce ko cowym lst rankngow ch wra lwo c przydatno c. Kolejne krok takego post powana to, [2,5]:. Stworzene macerzy obserwacj z merzonych symptomów: s, s 2, s 3,,s m ;
Bogdan ółtowsk Badana rodowskowe systemów techncznych 05 2. Ocena statystyczna merzonych symptomów dla ró nych stanów za pomoc ró nych kryterów, np.: zmenno symptomów: s j f = (5) y gdze: S j odchylene standardowe, y warto redna. ocena wra lwo c symptomu na zmany stanu: x max x mn w = (6) _ x skorelowane symptomów ze stanem techncznym (współczynnk korelacj symptom stan): f 2 = r (x,y); r xy = n n = ( x x x r )( y σ σ Dla łatwo c rozwa a mo lwo c prezentacj wynków na płaszczy ne dwa wybrane wska nk jako cowe s wystarczaj ce. 3. Dokonuj c dalej maksymalzacj normalzacj przyj tych wska nków jako c sygnałów y y otrzymuje s charakterystyk statystyczne ch wra lwo c ( f, współrz dne punktu dealnego. r (7) f ), co pozwala wyznaczy 4. Wyznaczene odległo c poszczególnych mar sygnału od punktu dealnego, zgodne z zale no c : 2 2 L = ( f ) + ( f 2 ) (8) 5. Ogólne współczynnk wra lwo c (wag) dla ka dego badanego sygnału s wyznaczane z zale no c: =, gdze: w w = (9) n L L = 2
06 POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZ DZANIA WIEDZ Sera: Studa Materały, nr 33, 200.2 Optmzaton 0.8 f2* 0.6 0.4 Optmum P P 2 P 3 P 4 P 5 P 6 P 7 P 8 P 9 P 0 0.2 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8.2 Rys. 2. Wynk dzałana metody punktu dealnego OPTIMUM Przedstawony algorytm mo na łatwo zrealzowa w programe Excel, uzyskuj c uszeregowane jako cowe merzonych symptomów. Na rys. 2 przedstawono ko cowy wynk dzałana opsanej procedury dla przykładowych danych pomarowych. Punkty odległo c poszczególnych mar od punktu dealnego (,) wskazuj na wra lwo ocenanych mar sygnału, przy czym punkty le ce najbl ej (,) to najlepsze symptomy. Maj c wyró none statystyczne dobre symptomy mo na na nch budowa modele przyczynowo skutkowe na etape wnoskowana o stane. Jako modelu zale y tu jednak od lczby uwzgl dnanych mar, co po redno w najprostszych modelach regresyjnych mo na ocena współczynnkem determnacj R 2. 3.3. Welowymarowa obserwacja systemu SVD SVD (Sngular Value Decomposton) jest procedur numeryczn dla welowymarowego ledzena zman stanu obektu. Wykrywa rozwjaj ce s uszkodzena dokonuje wyboru maksymalne nformacyjnych symptomów stanu w danej sytuacj, [4,2]. Ka dy zło ony obekt mechanczny pracuj cy w czase 0 < θ < θ b, ewolucyjne rozwja klka nezale nych uszkodze, F t (θ), t=,2,..u, których rozwój mo na uchwyc przez obserwacj wektora symptomów stanu techncznego; [s m ] = [s,...,s r ], o ró nej naturze fzycznej. Dla ledzena zman stanu obektu wykonuje s klkadzes t równoodległych odczytów warto c wektora w czase; θ n, n=,...p, θ p θ b. W ten sposób otrzymuje s kolejne wersze symptomowej macerzy obserwacj (SOM). Po wycentrowanu (odj ) znormalzowanu do warto c pocz tkowej S m (0) = S 0m danego symptomu otrzymuje s bezwymarow symptomow macerz obserwacj: O pr = [S nm ], S nm = Snm (0) S0m gdze: pogrubene oznaczena symbolzuje perwotne wymarowe warto c symptomów. f*
Bogdan ółtowsk Badana rodowskowe systemów techncznych 07 Tak w c dla opsu yca systemu mamy bezwymarow macerz obserwacj O pr o r kolumnach, wynkaj cych z lczby obserwowanych symptomów p werszach, wynkaj cych z ł cznej lczby kolejnych obserwacj. Do tej bezwymarowej macerzy obserwacj zastosujemy procedur rozkładu wzgl dem warto c szczególnych SVD, jak n ej[4,2]: O pr = U pp * pr * V rr T, () gdze: (T- transpozycja) U pp to p wymarowa ortogonalna macerz lewostronnych wektorów szczególnych, a V rr to r wymarowa ortogonalna macerz prawostronnych wektorów szczególnych oraz w rodku dagonalna macerz warto c szczególnych pr o własno cach: pr = dag (,, l ), przy: > 2 > > u >0 (2) oraz: σ u+ = l =0, l= max (p, r), u = mn (p, r). Oznacza to, e spo ród r merzonych symptomów mo na uzyska tylko u r nezale nych nformacj o rozwjaj cych uszkodzenach. Tak rozkład SVD macerzy obserwacj mo emy prowadz po wykonanu ka dej obserwacj; n=,..., p, w ten sposób ledz ewolucj uszkodze F t (θ n ) w obekce. Jedno uszkodzene F t mo e opsywa para nowych welko c; SD t oraz σ t. Perwsza to uogólnony symptom uszkodzena t, co mo na nazwa dyskrymnant tego uszkodzena mo na j otrzyma jako loczyn prawostronny macerzy obserwacj wektora v t, [4]: SD t = O pr * v t = t u t (3) A ponewa wektory v t u t unormowane s do jedno c, to długo wektora SD t równa jest jego norme energetycznej wynos: Norm (SD t ) SD t = t (4) Zatem dla zadanego czasu yca θ zaawansowane zu ycowe uszkodzena F t mo e by odzwercedlone przez warto szczególn σ t (θ), natomast chwlowa jego ewolucja przez dyskrymnant SD t (θ). Postuluje s równowa no nowych mar uzyskanych z SVD do charakterystyk przestrzen uszkodze, w całym czase yca θ obektu: SD t (θ) F t (θ), z norm F t (θ) SD t (θ = σ t (θ) (5) SD t (θ) mo na by równe nazwa proflem uszkodzena, natomast σ t (θ) jego zaawansowanem. Przykładem zastosowana tych rozwa a jest obserwacja dagnostyczn trakcyjnego 2 cylndrowego slnka Desla, gdze w jednym wybranym punkce wykonywano co θ = 0tys. km pomary klkunastu symptomów drganowych w całym cyklu yca. W sume merzono ampltudy 3 przyspesze, 3 pr dko c, 3 przemeszcze, 3 cz sto c Rce a. W systeme MATLAB napsano programy pcanfo.m oraz dagnfo.m, którym przetwarzano macerze obserwacj dagnostycznej slnka sl54d2, a wynk pokazano na rys. 3, [4,2]. Jak wda z lewego górnego obrazka merzone symptomy tworz g stwn nformacj, która jednak po przetworzenu przez SVD jest łatwo dekodowana na dwa główne rodzaje uszkodze, bo σ σ 2 to ca 50% 20% ogółu nformacj dagnostycznych w macerzy obserwacj (obrazek prawy górny) merzonej jako loraz warto c danego σ do sumy wszystkch warto c szczególnych. Do tego perwsze uszkodzene SD (lewo dół) prawe monotonczne ro ne, natomast druge jest nestablne zaczyna rosn po dwudzestym pomarze (200tys. km), jak to wda równe z przebegu ntensywno c uszkodzena σ 2 w prawym dolnym rogu rys. 3.
08 POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZ DZANIA WIEDZ Sera: Studa Materały, nr 33, 200 ródło: [4]. Rys. 3 SVD w zastosowanu do bada slnków Zatem procedura SVD w nowszych mplementacjach programowych ma charakter bazowy pozwala dalej rozbudowa algorytm szukaj c automatyczne zb dnych symptomów pomarowych dla danego zagadnena dagnostycznego. Pokazano to w uproszczenu na rys. 3 obrazek prawy góra, gdze wda udzał poszczególnych symptomów w dyskrymnance SD. Mo lwo szybkej dentyfkacj uszkodzena podczas dagnozowana elementów maj cych wpływ na funkcjonowane obektów techncznych były podstaw do stworzena programu SIBI (System Informatyczny Bada Identyfkacyjnych). Program ten jest prób mplementacj oprogramowana dla potrzeb: akwzycj procesów drganowych, przetwarzana procesów drganowych, badana współzale no c procesów drganowych badana wra lwo c symptomów wnoskowana statystycznego, wzualzacj wynków analzy. Główne okno dalogowe programu przedstawono na rysunku 4, [2,4,5].
Bogdan ółtowsk Badana rodowskowe systemów techncznych 09 4. Dedykowane systemy eksploatacj Rys 4. Główne okno dalogowe programu SIBI Rozw zane zadana głównego w zakrese bada projektu stwarza mo lwo c budowy dedykowanych systemów eksploatacj, uwzgl dnaj cych badana stanu, zagro e bezpecze stwa rodowska eksploatowanych maszyn [2,5]. Ustalone w badanach operacyjnych zw zk pom dzy cecham stanu a parametram sygnałów stanow podstaw budowanych model ocenowych. Z relacj zachodz cych pom dzy nm wyznaczane s wszystke nezb dne welko c kryteralne dla systemu oceny bezpecze stwa, komfortu zman stanu techncznego badanego systemu. Wypracowane elementy post powana metodycznego w zakrese zada projektu zweryfkowano cz cowo na grupe 7 poc gów, zgodne z wymogam normy m dzynarodowej UIC 58, która opsuje warunk pracy pojazdów szynowych do badana bezpecze stwa komfortu jazdy, take jak: pr dko pojazdu, stan szyny, stan statyczny dynamczny obektu td. Zweryfkowano praktyczne wele procedur bada, obejmuj cych: metod wyboru punktów pomarowych merzonych sygnałów; metody wyznaczana warto c grancznych dla estymatorów sygnałów; grafczna metoda welowymarowa prezentacj wektorów warto c własnych; metoda rozkładu wzgl dem warto c szczególnych SVD; model probablstyczny oceny stanu techncznego;
0 POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZ DZANIA WIEDZ Sera: Studa Materały, nr 33, 200 metoda wyznaczana nezawodno c symptomowej; metoda prognozowana termnu kolejnego dagnozowana. Ogromna lo nformacj dagnostycznej z bada torowska, bada hałasowych oraz drganowych systemu kolejowego poddana została opracowanu statystycznemu (BEDIND, PCA, SVD, modelowane relacj przyczynowo-skutkowych) w zakrese ekstrakcj nformacj u ytecznej oraz dla potrzeb wyznaczana podstawowych wska nków charakteryzuj cych jako eksploatacj. Do badana bezpecze stwa komfortu jazdy zanstalowano system montorowana pozwalaj cy na akwzycj rejestrowane danych: przyspeszene drga, sły pr dko jazdy pojazdu. Czujnk przyspeszena nstalowane były na mase zaweszonej poc gu, tzn. na zestawe o -koło, rama wózka wagone pojazdu. Czujnk sł umeszczone były na wysoko c os wózka nap dzaj cego, a sygnał pr dko c był dostarczony z systemu kontrol ruchu jednostk kolejowej. Konfguracja czujnków, metoda próbkowana, fltrowane oblczene statystyczne estymatorów, przeprowadzone były według zało e normy UIC. Pomar na ka dym poje dze pasa erskm przeprowadzony był w rzeczywstych warunkach eksploatacj, gdze system montorowana rejestrował w sposób c gły dane z ró nych przejazdów poc gów (rys. 5). W wynku mplementacj normy UIC-58 powstały raporty dla oceny bezpecze stwa komfortu jazdy pojazdów pasa erskch oraz zu yca toru. Przykładowe wynk takch bada pokazano na rys. 6. Wynk bada cech stanu techncznego torowska welu parametrów drganowych hałasu s rezultatem zastosowana specyfcznych procedur algorytmów dagnostyk techncznej. Wynk bada statystycznych bogatego materału nformacyjnego z bada poc gów dały podstawowe relacje warto c stanow ce baz zbudowanego welokryteralnego systemu oceny bezpecze stwa komfortu jazdy poc gów. Realzacja wszystkch zada umo lwła opracowane wykonane przeno nego systemu dagnostycznego. Konstrukcja PSD wynka z zakresu zada do realzacj procedur dagnozowana opartych na norme m dzynarodowej UIC 58, która posada wszystke procedury do testowana pojazdów pasa erskch. Moduły, z których składa s PSD s nast puj ce: moduł czujnków, moduł przetwarzana sygnałów, moduł oceny bezpecze stwa komfortu jazdy, moduł oceny stanu techncznego koło-szyna, moduł do detekcj uszkodze, moduł pomocnczy do decyzj, moduł prognozy, moduł prezentacj.
Bogdan ółtowsk Badana rodowskowe systemów techncznych Rys. 5. System pomarowy do oceny bezpecze stwa komfortu jazdy Zaproponowany system bada stanu został przystosowany do rzeczywstych warunków eksploatacj wykorzystuje zarówno zalecane norm UIC-58 jak nowe estymatory stanu, bezpecze stwa komfortu jazdy.
2 POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZ DZANIA WIEDZ Sera: Studa Materały, nr 33, 200 5. Podsumowane Problemy eksploatacj zło onych obektów techncznych s c gle rozwjane, a procedury pozyskwana przetwarzana nformacj s c gle doskonalone. Zakres bada obejmuje take zagadnena, jak: ródła nformacj dagnostycznej, sygnały symptomy dagnostyczne, zasady szczegółowych metod dagnostyk, modelowane w dagnostyce, eksperymenty dagnostyczne, wspomagane dagnostyk nowoczesnym technologam nformatycznym, dagnozowane w systemach antropotechncznych socjotechncznych oraz organzacyjne ekonomczne aspekty stosowana dagnostyk. Zagadnena te dotycz w kolejno c: ródeł nformacj od strony fzykalnej od strony nformacyjnej, podstaw metod technk badawczych, modelowana eksperymentowana w dagnostyce oraz nowoczesnego wnoskowana zarz dzana systemam techncznym. Rys. 6 Implementacja normy UIC-58 na badanych odcnkach Realzacja zada szczegółowych przedstawonych procedur post powana pozwolła na opracowane welokryteralnego systemu oceny stanu eksploatowanych maszyn, a tak e umo lwła praktyczn weryfkacj przydatno c welu rozw za teoretycznych. Zntegrowane rodowsko naukowe Wydzału In yner Mechancznej oraz Wydzału Zarz dzana UTP, realzuj ce wspólne zadana prezentowanego projektu lczy wele osób, znanych lub jak e cz sto jeszcze bezmennych, gł boko oddanych problematyce eksploatacj maszyn zarz dzanu. Notowane cz sto ch sukcesy naukowe wdro enowe z tego obszaru dzałalno c s zawsze poprzedzone mudn, wyt on wyczerpuj c prac. Praca ta, jak e cz sto prowadzona jest w osamotnenu, w oderwanu od spraw yca codzennego, wykonywana
Bogdan ółtowsk Badana rodowskowe systemów techncznych 3 najcz cej w nocy. Jak e cz sto dokonana tej mozolnej pracy sprawaj satysfakcj twórcom jedyne podczas wyst pe w ramach spotka naukowych, czy te po opublkowanu swoch os gn w znacz cych naukowych czasopsmach krajowych lub zagrancznych. Ile przemy le, wra e refleksj, a tak e nowych ncjatyw rodz skrupulatna lektura przedstawonej tematyk wspólnych bada, odkrywaj ca jak e cz sto mało znane fakty, zdarzena dokonana naszych znajomych. Jak e wele mejsca pozostało jeszcze dla osób bezmennych, wybtnych twórców teor praktyk przedstawanej tematyk z naszego rodowska. Oczekujemy na nch. [] Brger I.A.: Dagnostyka technczna (w j z. rosyjskm). Nauka, Moskwa, 978. [2] Cempel C.: Podstawy wbroakustycznej dagnostyk maszyn. WNT, Warszawa, 982. [3] Petrowsk H.: Modułowy system organzacj przeds borstwa. PWE Warszawa 98. [4] Cempel C., Tabaszewsk M., Krakowak M.: Metody Ekstrakcj Welowymarowej Informacj Dagnostycznej. Dagnostyka Maszyn, W gerska Górka, 2003, s. 09 8. [5] Gergel J., Uhl T.: Identyfkacja układów mechancznych. PWN, Warszawa, 990. [6] Tylck H., ółtowsk B.: Terra-technologa eksploatacj pojazdów mechancznych. Wyd. ATR, Bydgoszcz 2004 s.260. [7] ółtowsk B., Nz sk S.: Modelowane procesów eksploatacj maszyn. ISBN-83-9698-3-4, Bydgoszcz Sulejówek, 2002. [8] ółtowsk B.: Badana dynamk maszyn. ISBN 83-9698-3-4, Bydgoszcz, 2002. [9] ółtowsk B., Nz sk S.: System nformatyczny eksploatacj pojazdów mechancznych. Wyd. PWSZ, Pła 2004. [0] ółtowsk B., Tylck H.: Wybrane problemy eksploatacj maszyn. Wyd. PWSZ, Pła 2004. [] ółtowsk B.: Podstawy dagnostyk maszyn. Wyd. ATR, Bydgoszcz, 996. [2] ółtowsk B., Cempel C. (red.): In ynera dagnostyk maszyn. ITE Radom 2005. [3] ółtowsk B.: Metody dagnostyk techncznej w ocene destrukcj maszyn. Problemy Nezawodno c Systemów, Materały Szkoły Nezawodno c PAN, Szczyrk 2007 s. 587 599. [4] ółtowsk B.: Dagnostc system mantenance the ablty of machnes. Eksploatacja Nezawodno, Nr 4 (36), 2007 s. 72 77. [5] ółtowsk B, Castañeda L: Montoreo Multdmensonal de la Interfase Vía-Vehículo de un Sstema Ferrovaro. Congreso Internaconal de Mantenmento ACIEM Marzo 2007, Bogotá, Colomba.
4 POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZ DZANIA WIEDZ Sera: Studa Materały, nr 33, 200 ENVIRONMENTAL INVESTIGATIONS OF TECHNICAL SYSTEMS Summary The artcle ntroduces an envronmental aspect of the problems of nvestgaton of techncal object systems. The analyss and the fuson of problems of equpment ft and safe n functonng, as well as envronmentally frendly, permtted to gan the fundng for a project related to nvestgaton of relablty and mantenance of engnes. The project s realzed n co-operaton of the departments of mechancal engneerng and management. The ssues taken up wthn the project and the chosen questons of mantenance of ftness of engnes make up the content of ths report. Keywords: machnes, systems, ftness, management, nvestgatve procedures, rsk. Bogdan ółtowsk Unwersytet Technologczno-Przyrodnczy w Bydgoszczy e-mal: bogdan.zoltowsk@utp.edu.pl