na początek praca magisterska z Wydziału Mechanicznego

Poziom niezawodności obiektu jest kształtowany we wszyst­kich fazach powstawania i istnienia tego obiektu, tzn. w fa­zach projektowania, wytwarzania i eksploatacji.

Największe możliwości oddziaływania na niezawodność obiek­tu mechanicznego występują w fazie jego projektowania, a zwłaszcza w etapach jego kształtowania, tzn. tworzenia pro­jektu koncepcyjnego, projektu wstępnego i projektu technicznego.

W tej fazie bowiem wpływa się na niezawodność projektowanego obiektu m.in. przez dobór jego struktury funkcjonalnej; kształtu, wymiarów i materiałów elementów, obróbki cieplno-chemicznej, dokładności wykonania itd., co decyduje o pozio­mach wytężenia w różnych fragmentach konstrukcji i o przebie­gu procesów starzenia.

Probabilistyczne metody obliczeń wytrzymałościowych, nadające się ewentualnie do analizy niezawodności, dotyczą tylko jednego fragmentu kon­strukcji narażonego na uszkodzenie. Tylko nieliczne opracowania naukowe przedstawiają sposoby analizy niezawodności pewnych obiektów mechanicznych złożonych z wielu elementów (więcej niż l). Niektóre z nich, prezentują metody, które mogą być wykorzystane przy budowie struktur niezawodnościowych takich obiektów. Są to mię­dzy innymi metody dekompozycji i hierarchizacji elementów.

Inne, przedstawiają metody badań niezawodnościowych struktur obiektów, między innymi metody minimalnych ścieżek i minimalnych przekrojów. Należy podkreślić, że autorzy tych prac koncentrują się na budowie i badaniach niezawodnościo­wych struktur obiektów, a przedstawiane przez nich metody są oparte na założeniu znajomości niezawodności elementów obiek­tu. Podobne metody są stosowane do analizy niezawodności obiek­tów elektrycznych i elektronicznych. Dla konstruktora obiektu mechanicznego metody te mają niewielką wartość, gdyż niezawod­ności elementów obiektu mechanicznego nie są na ogół znane a priori a jego struktura niezawodnościowa stanowi tylko nie­wielki fragment takiego modelu, który może być wykorzystany do badań niezawodności tego obiektu (p. rozdz. 4). Wspomniane metody uwzględniają więc możliwości oddziaływania na poziom niezawodności projektowanegoobiektu jedynie przez zmiany jego struktury niezawodnościowej. Możliwości te są jednak nieduże, gdyż struktury niezawodnościowe obiektów mechanicznych nie są zwykle skomplikowane. Metody te nie uwzględniają natomiast bardzo dużych możliwości oddziaływania na ten poziom przez zmiany wielu innych czynników, które charakteryzują konstruk­cję oraz przewidywany sposób eksploatacji i przewidywany spo­sób wykonania obiektu i jego elementów.

Wpływ fazy konstruowania na niezawodność przyszłego obiek­tu zaznacza się dodatkowo przez ustalane wówczas wymagania kierowane do faz wytwarzania i eksploatacji. Między innymi dla fazy eksploatacji opracowuje się projekt sposobu eksploatacji obiektu (instrukcja użytkowania i obsługi), w którym określa się sposób użytkowania, częstość i jakość odnów profilaktycz­nych, zasady konserwacji, zasady napraw poawaryjnych itd. W projekcie tym określa się też sposób kontroli stanu tech­nicznego (diagnozowania) obiektu w okresie eksploatacji w ce­lu zwiększenia skuteczności odnów profilaktycznych, uprzedza­jących powstawanie uszkodzeń, te i inne wymagania kierowane z fazy konstruowania do faz wytwarzania i eksploatacji ustala­ne są głównie na podstawie tradycji i doświadczenia projektowania i eksploatowania podobnych obiektów.

Wpływ działań w fazie wytwarzania na poziom niezawodności obiektu jest wieloraki. Po pierwsze – sfera wytwarzania jest dla konstruktora źródłem in­formacji o możliwościach technologicznych wykonania projektowanego obiektu i jego elementów. Po drugie – odstępstwo od po­ziomu niezawodności określonego w fazie projektowania jest tym mniejsze, im większy jest stopień zgodności wyników procesu wytwarzania z wymaganiami na­rzuconymi w projekcie technicznym obiektu, dotyczącymi jego własności geometrycznych, materiałowych (w tym stanu warstwy wierzchniej) i innych. Zachowanie w procesie wytwarzania wspomnianych wymagań jest możliwe dzięki istnieniu w fazie wy­twarzania kontroli tego procesu (kontroli surowców, poszcze­gólnych operacji technologicznych, montażu itd.). Po trzecie – na po­ziom niezawodności wytwarzanego obiektu duży wpływ mają rów­nież decyzje podejmowane w fazie wytwarzania dotyczące sposo­bów obróbki i montażu oraz przebiegu tych procesów technolo­gicznych. Wymagane bowiem przez konstruktora własności obiektu mogą być uzyskane w różny sposób.

Czynniki technologiczne, wpływające na niezawodność przy­szłego obiektu, są na ogół trudno mierzalne. Z tego powodu można osiągnąć dobre rezultaty w zakresie zapewniania odpo­wiedniej niezawodności w fazie wytwarzania, jeśli przestrzega się pewnych zasad dotyczących przygotowania i organizacji pro­cesu technologicznego.

Możliwości oddziaływania w fazach wytwarzania i eksploatacji na niezawodność obiektu są znacznie większe w tym przypad­ku gdy przepływy informacji o obiekcie między fazami kon­struowania, wytwarzania i eksploatacji są wielokierunkowe (rys.l).

Rys.1. Obieg informacji o niezawodności

Naturalne, jednokierunkowe przepływy informacji, tzn. z fazy projektowania do faz wytwarzania i eksploatacji oraz z fazy wytwarzania do fazy eksploatacji (zawartych między in­nymi w projekcie obiektu, w instrukcjach użytkowania i obsłu­gi, w wykonywanym obiekcie) nie są wystarczające w dobrze zor­ganizowanym systemie budowie obiektu. Dużo lepsza sytuacja występuje wówczas, gdy informacje o obiekcie są przekazywane w kierunku przeciwnym, np. wtedy, gdy informacje o zachowaniu się obiektu podczas eksploatacji, o jego niezawodności, o przyczynach i skutkach niesprawności docierają z fazy eksploa­tacji do pozostałych faz. Takie doświadczenia wynikające z eksploatacji tych obiektów mogą być w tym przypadku przyczyną pewnych zmian sposobu eksploatacji (np. częstości odnów profi­laktycznych), procesu wytwarzania, a nawet rozwiązania kon­strukcyjnego (ulepszenia obiektu). Zmiany te wprowadzane są za pośrednictwem faz projektowania i wytwarzania. Mają one na celu zwiększenie efektywności eksploatowania obiektu, m.in. zbliżenie uzyskanego poziomu niezawodności do poziomu pożąda­nego.

Dzięki istnieniu tych sprzężeń zwrotnych w przepływach in­formacji o obiekcie między poszczególnymi fazami staje się również możliwe tworzenie coraz doskonalszych innych typów obiektów.

Omawiane przepływy informacji są przedstawione w sposób poglądowy na rys.1. W celu wyróżnienia działań należących do fazy konstruowania są one na tym rysunku obwiedzione linią ciągłą.

Obserwacja i analiza procesów wytwarzania i eksploatacji oraz zbieranie i przetwarzanie wspomnianych informacji powinno być działaniem należącym do systemu konstruowania, co w spo­sób umowny zaznaczono również na rys.1. Tylko w takim przypad­ku można zapewnić dużą efektywność tych informacji.

Można też stwierdzić, że największe możliwości oddziaływa­nia na niezawodność obiektu istnieją w fazie jego projektowania. Prócz tego kształtowanie poziomu nieza­wodności w tej fazie może być najbardziej efektywne. Oznacza to, że do osiągnięcia zamierzonego poziomu niezawodności po­trzeba w tej fazie na ogół zdecydowanie mniejszych nakładów niż w przypadku, gdy poziom ten jest osiągany w wyniku dodat­kowych, nie przewidzianych w okresie projektowania działań w pozostałych fazach.

W praktyce jednak możliwości racjonalnego oddziaływania, z zamierzonym efektem, na poziom niezawodności w fazie projektowania są małe. Jak już wspomniano, jedną z zasadniczych przyczyn tego jest brak metod, a więc narzędzia, za pomocą którego konstruktor mógłby przeprowadzać teoretyczne badania niezawodności tworzonego przez siebie obiektu i poszukiwać najlepszych sposobów oddziaływania na poziom niezawodności te­go obiektu.