Z wymienionych powyżej powodów za cel niniejszej pracy przyjęto opracowanie systemu racjonalnego oddziaływania na niezawodność obiektu technicznego w fazie jego projektowania. System ten ma być tym narzędziem, za pomocą którego można oddziaływać na niezawodność projektowanego obiektu w sposób bardziej racjonalny niż za pomocą stosowanych powszechnie deterministycznych metod . projektowania

Celem stosowania tego systemu jest doskonalenie pod wzglę­dem niezawodności rozwiązania konstrukcyjnego obiektu i ewentualnie sposobów jego wytwarzania i eksploatacji. Podstawą do wprowadzenia ulepszeń są wyniki badań niezawodności (głównie teoretycznych) tworzonego obiektu. Teoretyczne badania nieza­wodności polegają na wyznaczeniu zależności przyjętych wskaź­ników niezawodności  R  od zbioru czynników konstrukcyjnych c_k,  technologicznych  c_t  oraz eksploatacyjnych  c_e

R = y[c_k, c_t, c_e, (t)]    dla  0 £ t £ t                                                                (1)

oraz na analizie wpływu tych czynników na poziom niezawodności [19]. Czynniki konstrukcyjne  c_k,  to: własności geometryczne (kształty, wymiary, dokładności wymiarów itd.), własności materiałów elementów i elementów (rodzaje materiałów, ich włas­ności fizyczne, w tym wytrzymałość mechaniczna, przewodność elektryczna, cieplna itd.) i inne, np. ergonomiczne. Czynniki technologiczne  c_t,  to m.in. kwalifikacje bezpośrednich wy­konawców, rodzaje i stan techniczny obrabiarek, jakość kontro­li procesu wytwarzania itd., natomiast czynniki eksploatacyjne, to sposób eksploatacji (m.in. częstość przeglądów,  częstość odnów profilaktycznych), oddziaływania robocze (obciąże­nia zewnętrzne, czas eksploatacji itd.), stan otoczenia.

Wspomniane badania niezawodności w fazie projektowania są głównie badaniami teoretycznymi, przeprowadzanymi na odpowied­nich teoretycznych (abstrakcyjnych) modelach obiektów, bo obiektów materialnych jeszcze w tej fazie nie ma albo ich liczba nie jest wystarczająca do eksperymentalnych badań nie­zawodności. Badania takie wymagają więc uprzedniego zbudowania niezawodnościowego modelu projektowanego obiektu.

W ogólnym przypadku model niezawodnościowy obiektu (zarów­no teoretyczny, jak i materialny) jest to układ, który pod względem niezawodności odwzorowuje obiekt rzeczywisty, uwzględ­niając pewne stany i procesy występujące w obiekcie oraz w je­go otoczeniu, istotne z punktu widzenia niezawodności. W przy­padku modelu teoretycznego (abstrakcyjnego) tym układem jest zwykle zbiór relacji matematycznych i występujących w nich wielkości, opisujący te stany oraz procesy i wystarczający do określenia poziomu niezawodności badanego obiektu.

Wyniki badań niezawodności mogą być podstawą do typowania najkorzystniejszych rodzajów ulepszeń, wprowadzanych w różnych etapach fazy konstruowania. W tej fazie najbardziej efektywnie mogą być one wykorzystane w etapach opracowania projektu wstępnego oraz projektu technicznego, prócz tego w etapach ulepszania rozwiązania obiektu po eksperymentalnych badaniach prototypu i serii informacyjnej.

A więc do działań wchodzących w skład systemu racjonalnego oddziaływania na niezawodność należy zaliczyć przede wszyst­kim:

• budowa niezawodnościowego modelu obiektu,
• badania niezawodności, głównie badania teoretyczne prze­prowadzane na zbudowanym modelu,
• typowanie najkorzystniejszych rodzajów ulepszeń: rozwią­zania projektowego, procesu wytwarzania oraz procesu eks­ploatacji. W skład systemu wchodzą prócz tego zasady i sposoby tych działań.

Przeznaczeniem proponowanego systemu racjonalnego oddzia­ływania na niezawodność obiektu nie jest zastępowanie,  lecz głównie wspomaganie stosowanych powszechnie metod projektowania oraz eksperymentalnych metod badań prototypów, serii in­formacyjnej i produkowanych obiektów.

Najważniejszym i najtrudniejszym z działań wchodzących w skład systemu jest tworzenie niezawodnościowego modelu obiek­tu. Zagadnieniom niezawodnościowego modelowania obiektów me­chanicznych poświęcone są dwa następne rozdziały niniejszego opracowania (rozdz. 3 i 4). W rozdziale 3 jest przedstawiona ogólna postać niezawodnościowego modelu obiektu mechanicznego, niezależna od rodzaju obiektu. Zbiór relacji, które ją tworzą, może być też traktowany jako ogólny opis procesu powstawania niesprawności obiektu mechanicznego.

W dalszej części pracy zamiast terminu „uszkodzenie” używa się bardziej ogólnego terminu „niesprawność”. Uszkodzeniem nazywa się tylko taką niesprawność, która uniemożliwia funkcjonowanie obiektu w sposób fizyczny (nie umowny). Definicja niesprawno­ści obiektu mechanicznego zostanie podana w p. rozdz. 4.2.

Do badań niezawodności konkretnego obiektu, o przyjętym rozwiązaniu technicznym, konieczne jest utworzenie szczegóło­wej postaci modelu niezawodnościowego tego obiektu. Budowanie takiej postaci modelu odbywa się w dwóch etapach. W pierwszym z nich powstaje tzw. model nominalny (fizyczny), jako rezultat przyjęcia zasadniczych założeń upraszczających, które polegają głównie na pominięciu mniej istotnych zjawisk fizycznych pro­wadzących do niesprawności obiektu. W drugim etapie powstaje model matematyczny, czyli wspomniany już zbiór relacji stano­wiących matematyczny opia stanów i procesów decydujących o po­ziomie niezawodności projektowanego obiektu.

Zbiór relacji tworzących model może być podstawą do wyzna­czenia zależności przyjętego wskaźnika niezawodności od róż­nych czynników projektowych, technologicznych i eksploata­cyjnych (p. wyrażenie (1)).

Rozdziały 3-5 prezentują więc pierwsze dwa elementy (działania) proponowanego systemu. Przedstawione w nich zasa­dy i sposoby tych działań można uznać za podstawy teoretycz­nych badań niezawodności obiektu mechanicznego, ułatwiających racjonalne oddziaływanie na tę niezawodność już w fazie projektowania obiektu.

Metoda oceny parametrów niezawodnościowych oraz kosztów eksploatacji złożonych systemów, nie wymagająca przyjmowania założeń upraszczających charakterystycznych dla metod Markowa została ujęta w rozdziale 6.

Rozdział 7 przedstawia model matematyczny kształtowania niezawodności obiektu w procesie projektowania i badań.

W kolejnym 8 rozdziale omówiono modelowanie cech zdatności elementów maszyn.

Wyniki teoretycznych badań niezawodności są podstawą do wprowadzenia ulepszeń rozwiązania konstrukcyjnego i ewentualnie sposobów wytwarzania i eksploatacji obiektu. Zasady typowania najkorzystniejszych rodzajów tych ulepszeń, a więc zasady trzeciego z podstawowych działań proponowanego systemu oddziaływania na niezawodność obiektu, są zaprezentowane w rozdz. 9. W rozdziale tym są też przedstawione sposoby i możliwości wykorzystania tego systemu głównie w fazie projektowania.

W rozdziale 10 przedstawiono  sposób przeprowadzania obliczeń niezawodnościowych w fazie projektowania na przykładzie obrotowej wiertarki elektrycznej wg. metody LEMACH.