Modelowanie systemów informacji eksploatacyjnej

WNIOSKI KOŃCOWE

  • Modelowanie systemów informacji eksploatacyjnej (SIE) na celu ma tworzenie komputerowej bazy informatycznej, która będzie wykorzystywana we wszystkich „fazach” życia obiektu technicznego.
  • Procedury modelowania SIE przedstawiono w niniejszej pracy na przykładzie określonej klasy obiektów, które pracują w cyklach okresowo-ciągłych.

Wymogiem podstawowym w odniesieniu do eksploatacji badanych obiektów jest przede wszystkim ich praca bezawaryjna w okresach użytkowania ciągłego.

Możliwość zapewnienia wymaganej niezawodności tych urządzeń leży głównie w sferze podsystemu obsługiwania.

  1. Opracowany model sterowania eksploatacją oraz model decyzyjny oparte są na bazie danych, uzyskiwanych z systemu informacji eksploatacyjnej zamodelowanego dla rozpatrywanych obiektów.
  2. Dane z banku informacji eksploatacyjnej mogą skutecznie wspomagać projektowanie, wytwarzanie i eksploatację rozpatrywanych obiektów w zakresie m.in.:
  • sterowania eksploatacją wg przyjętego kryterium decyzyjnego
  • zmian konstrukcyjnych, materiałowych, technologicznych, dostępności remontowej itp.
  • weryfikacji trwałości i niezawodności założonej przez konstruktorów
  • ustaleń w sferze normalizacji odnośnie czasów i harmonogramów obsług.

W rozdziale ostatnim pracy została przedstawiona możliwości wykorzystania najnowszych metod reprezentacji wiedzy eksploatacyjnej przez zastosowanie systemów ekspertowych. Systemy te stanowią nową generację systemów informacyjnych w eksploatacji obiektów technicznych i maszyn.

Podział metod badań niezawodności

Niezawodnościowy model obiektu tworzy się w celu prze­prowadzenia na nim teoretycznych badań niezawodności. Badania niezawodności stanowią drugi element systemu racjonalnego od­działywania na niezawodność obiektu w fazie jego konstruowania (p. rozdz. 2).

Do badań niezawodności w fazie konstruowania mogą być uży­te przede wszystkim metody teoretyczne. Będą one przedstawione szczegółowo w dalszej części tego rozdziału. Drugą grupę two­rzą metody eksperymentalne, do których można zaliczyć metody eksploatacyjne i metody doświadczalne.

Badania eksploatacyjne, a więc przeprowadzane w warunkach obserwowanej eksploatacji, są najdokładniejszą metodą wyzna­czania poziomu niezawodności i skutków niesprawności. Jednakże badania takie nadają się do stosowania w fazie konstruowania tylko w ograniczonym stopniu, bo ich koszt jest duży a wyniki nie mają na ogół istotnego wpływu na poziom niezawodności ba­danego obiektu. Badania eksploatacyjne stanowią natomiast bo­gate źródło informacji potrzebnych do kształtowania poziomu niezawodności obiektów przyszłych, podobnych do badanego. Są to m.in. informacje o procesie eksploatacji obiektu, o przy­czynach i skutkach niesprawności różnych fragmentów obiektu, o poziomach niezawodności różnych elementów obiektu itd.  Są one szczególnie potrzebna przy tworzeniu niezawodnościowego modelu konstruowanego obiektu, głównie przy wyborze punktów kontrolnych, przy wyborze zjawisk fizycznych prowadzących do niesprawności, przy modelowaniu eksploatacji obiektu itd.

Proponowany system  racjonalnego oddziaływania na nieza­wodność konstruowanego obiektu może w dużym stopniu wymuszać rodzaje i sposoby badań eksploatacyjnych, przeprowadzanych na już istniejących obiektach. System ten, a zwłaszcza tworzenie modelu niezawodnościowego, mogą stymulować dodatkowe badania specjalne w celu uzyskania brakujących informacji. W pewnych przypadkach te dodatkowe badania mogą być prowadzone w celu uzupełnienia niezawodnościowego modelu konstruowanego obiektu o wartości wskaźników niezawodności niektórych PK, elementów oraz zespołów. Zachodzi to wtedy, gdy niedostateczna wiedza lub brak odpowiednich danych uniemożliwiają zbudowanie nieza­wodnościowych modeli tych PK, elementów lub zespołów.

Badania doświadczalne przeprowadzane są na obiektach rze­czywistych albo na ich modelach materialnych na specjalnych stanowiskach lub poligonach doświadczalnych. Mogą dotyczyć całych obiektów lub ich elementów. Badania takie wymagają odwzorowywania procesu eksploatacji obiektu, procesu oddziały­wań zewnętrznych na obiekt lub jego elementy. Często mają one charakter badań symulacyjnych, przy czym symulacja dotyczy procesu eksploatacji obiektu albo procesu oddziaływań zewnętrznych albo procesu starzenia się obiektu.

Badania doświadczalne mogą natomiast być dobrym źródłem informacji o przyczynach niesprawności.

Cele badań doświadczalnych stymulowanych przez systemy ra­cjonalnego oddziaływania na niezawodność są podobne do celów badań eksploatacyjnych, wymienionych uprzednio. W tym przypad­ku chodzi przede wszystkim o uzyskanie brakujących informacji potrzebnych przy tworzeniu modelu niezawodnościowego, np. o własnościach wytrzymałościowych różnych M, o innych własno­ściach materiałowych, które wpływają na przebieg zjawisk fizy­cznych prowadzących do niesprawności, o przebiegu tych zjawisk itd. Czasami celem badań doświadczalnych może być również określenie niezawodności niektórych PK, elementów lub zespołów konstruowanego obiektu.

Badania eksperymentalne (eksploatacyjne i doświadczalne) w systemie racjonalnego oddziaływania na niezawodność obiektu w fazie jego konstruowania odgrywają więc pomocniczą rolę. Dostarczają mianowicie informacji potrzebnych przy tworzeniu niezawodnościowego modelu obiektu, a w szczególnych przypad­kach zastępują badania niezawodności przeprowadzane na modelu teoretycznym.

Metody teoretycznych badań niezawodności (na podstawie zbudowanego uprzednio modelu) można podzielić na dwie grupy metod: analityczne i numeryczne (głównie symulacyjnej). Wybór metody zależy od stopnia skomplikowania niezawodnościowego mo­delu badanego obiektu. W przypadku punktów kontrolnych, któ­rych stan niezawodnościowy zależy od jednej cechy lub kilku cech niezależnych stochastycznie, ich modele niezawodnościowe aa zwykle na tyle mało skomplikowane, że badania niezawodności mogą być przeprowadzane zarówno metodami analitycznymi, jak i numerycznymi.

Znacznie bardziej skomplikowane są niezawodnościowe modele obiektów mechanicznych złożonych z kilku (lub większej liczby) PK. W takich przypadkach analityczne metody badań niezawodno­ści obiektu mogą być wykorzystane na ogół wówczas, gdy do mo­dela wprowadzi się silne założenia upraszczające, polegające głównie na pominięciu zależności stochastycznych między cecha­mi zdatności Zn(t)  (n)= 1, 2,…, n)  lub między czasami Ti (i = 1, 2,…, m)  bezawaryjnej pracy odpowiednich PK. W innych przypadkach analityczne metody zwykle zawodzą i wówczas pomoc­ne mogą być teoretyczne metody numeryczne (symulacyjne). Sto­sując metody symulacyjne, można przezwyciężyć niektóre z trud­ności, na jakie napotyka się przy stosowaniu metod analitycz­nych. Między innymi znacznie łatwiejsze staje się właśnie uwzględnienie wymienionych zależności stochastycznych, oczy­wiście jedynie w zakresie określonym przez model.

Obydwie grupy metod teoretycznych badań niezawodności zo­staną przedstawione w następnych punktach tego rozdziału.

Nowa „generacja sie” – systemy ekspertowe

Dane, zbierane w trakcie funkcjonowania SIE, gromadzone w banku informacji (bazie danych) mogą być wykorzystywane na etapach projektowania, wytwarzania i eksploatacji. Wiedza eksploatacyjna zdobyta w ten sposób, może zostać wykorzystana w bardziej efektywny sposób poprzez zastosowanie nowoczesnych metod prezentacji (bazy wiedzy) lub metod sztucznej inteligencji (systemy ekspertowe). Wiedza eksploatacyjna jest zasobem produkcyjnym niezbędnym przy planowaniu i wykonywaniu zadań produkcyjnych, rozwiązywaniu typowych problemów eksploatacyjnych, rozpoznawaniu krytycznych sytuacji eksploatacyjnych oraz wyborze stosownych działań zaradczych lub korekcyjnych.

Komputerowy system ekspertowy stwarza możliwość reprezentacji i prezen­tacji wiedzy w sposób bardziej pełny i dynamiczny niż ujęcie wiedzy w formie książkowej instrukcji. W momencie czytania instrukcji żaden fragment wiedzy pisanej nie oddziałuje aktywnie na zmysły użytkownika. Z tego względu istotne informacje mogą być pominięte lub niezauważone. Struktura tekstu jest liniowa i statyczna, w związku z tym istotne informacje mogą być rozproszone w tekście. Wady tej nie posiadają komputerowe systemy ekspertowe, gdyż istnieje moż­liwość tworzenia dynamicznych powiązań pomiędzy informacjami specyficz­nymi dla rozwiązywania konkretnych problemów.

System ekspertowy stanowi więc nową formę „opakowania” wiedzy, dającą w porównaniu z tradycyjną dokumentacją książkową znacznie większe moż­liwości inteligentnej, aktywnej prezentacji wiedzy uwzględniającej możliwości percepcyjne użytkownika.

Technologie informacyjne wypracowane w ramach badań nad sztuczną inteligencją pozwalają na ujęcie wiedzy eksploatacyjnej w formie programów komputerowych oraz taką strukturalizację tej wiedzy, która stwarza nową jakość określaną jako inteligentna dokumentacja eksploatacyjna.

Zespół hamowania jazdy żurawia samojezdne­go

Weźmy pod uwagę zespół hamowania jazdy żurawia samojezdne­go. Składa się on z hydraulicznego układu hamowania 1 i ha­mulca ręcznego 2.  Przyjmijmy najpierw jako kryterium nie­sprawności zespołu hamowania fizyczny i umowny brak możliwości hamowania, przy czym niesprawność fizyczna oznacza brak możli­wości hamowania w ogóle, a niesprawność umowna to taka zmiana stanu technicznego zespołu, która nie przerywa wprawdzie funk­cjonowania tego zespołu, ale znacznie zwiększa ryzyko powsta­nia niesprawności fizycznej. Niesprawnością umowną zespołu ha­mowania jest więc na przykład niesprawność hamulca ręcznego, nawet przy prawidłowo działającym hydraulicznym układzie hamo­wania. Przy takiej definicji niesprawności zespołu hamowania ma on strukturę szeregową w sensie niezawodności (rys.4a). Je­żeli jednak przyjąć, że niesprawnością zespołu hamowania jest każde zdarzenie uniemożliwiające fizyczne jego funkcjonowanie, to zespołowi temu należy przypisać strukturę złożoną z elementu podstawowego (hydrauliczny układ hamowania) i z elementu stanowiącego rezerwę nieobciążoną (hamulec ręczny) (rys.4b).

  1. a) b)

r1

Rys. 2. Modele struktury niezawodnościowej zespołu hamowania [24]

Jak wynika z tych rozważań, możliwe są różne definicje opisowe niesprawności obiektu złożonego z wielu PK (więcej niż 1). Każdej z tych definicji może odpowiadać nie tylko in­na struktura niezawodnościowa, lecz również inne zbiory PK  i kryteriów ich niesprawności. Zatem ustalenie definicji nie­sprawności obiektu złożonego i wielu PK i dokładne określenie kryteriów niesprawności, precyzujących tę definicję, ma bar­dzo duże znaczenie w procesie tworzenia niezawodnościowego modelu tego obiektu.

Nie ma, niestety, ogólnie obowiązujących reguł, które po­zwalałyby do konkretnego obiektu dobierać odpowiednią defini­cję niesprawności. Wydaje się, że podstawą tego wyboru, a więc również wyboru struktury niezawodnościowej, może być na przykład ana­liza najważniejszych czynników mających wpływ na ten wybór:

  • rodzaju zadań przewidzianych do wykonania przy użyciu tego obiektu (lub maszyny zawierającej ten obiekt);
  • sposobu eksploatacji;
  • możliwości powstania dużych strat ekonomicznych i możli­wości zagrożenia dla życia ludzkiego w przypadku powstania niesprawności.

Wykażmy na przykładach wpływ każdego z nich na wybór kry­teriów niesprawności obiektu.

Najważniejszym kryterium oceny obiektów, przy użyciu któ­rych są wykonywane szczególnie odpowiedzialne zadania, jest skuteczność wykonania tych zadań. Znacznie mniej ważne są inne kryteria, np. koszty związane z funkcjonowaniem obiektu. Przy­kładem takiego obiektu może być żuraw samojezdny w warunkach wojny. Wówczas na skuteczność działania przy użyciu takiego obiektu ma duży wpływ zdolność nieulegania niesprawnością fi­zycznym. W takich przypadkach może być uzasadnione pomijanie w definicji niesprawności innych zdarzeń.

Duży wpływ na sformułowanie definicji niesprawności ma również sposób eksploatacji. W przypadku obiektów jednorazowe­go użytku lub obiektów funkcjonujących w sposób ciągły, tzn. bez planowanych przerw w pracy, pojęcie niesprawności umownych traci sens, bo nie ma okazji do ich usunięcia. Do takich obiek­tów nie mogą więc być dobierane takie definicje, jak na przy­kład podana powyżej definicja.

Szczególnie duży wpływ na wybór kryteriów niesprawności może mieć trzecia grupa czynników. Możliwość powstania dużych strat ekonomicznych i szczególnie dużych strat społecznych, jakimi są utrata życia lub zdrowia ludzkiego, związana jest z rodzajem zadania wykonywanego przy użyciu rozpatrywanego obiektu. W tych przypadkach ma sens wyróżnianie niesprawności umownych, bo ich usuwanie może zmniejszać ryzyko powstania tych strat.

W wyniku przedstawionego w tym podrozdziale postępowania, przebiegającego w wymienionych czterech etapach, powstaje no­minalny model niezawodnościowy obiektu. Na model ten składają się: opis procesu eksploatacji (lub zewnętrznych oddziaływań), opis zjawisk fizycznych przebiegających w poszczególnych PK, zbiór definicji i kryteriów niesprawności poszczególnych PK i całego obiektu, opis słowny lub graficzny (np. w postaci przedstawionej na rys.4) struktury niezawodnościowej.

W celu umożliwienia badań teoretycznych informacje zawar­te w modelu nominalnym w postaci opisu słownego i graficznego należy przedstawić za pomocą opisu matematycznego. Dokonuje się tego w następnym etapie modelowania, tzn. w etapie budowy modelu matematycznego.

Ogólna postać niezawodnościowego modelu obiektu technicznego

Przedstawianie poszczególnych elementów systemu racjonal­nego oddziaływania na niezawodność obiektu mechanicznego w fa­zie projektowania zacznijmy od sformułowania ogólnej postaci niezawodnościowego modelu obiektu.

Z punktu widzenia niezawodności proces eksploatacji obiek­tu mechanicznego charakteryzują trzy grupy czynników: zadanie (funkcja) Za(t)  przewidziane do wykonywania przy użyciu te­go obiektu, stan otoczenia Ot(t)  i sposób eksploatacji U(t). Każdy z tych czynników może być określony za pomocą odpowied­niego zbioru elementów (cech) istotnych ze względu na nieza­wodność, a bezpośrednio ze względu głównie na oddziaływania zewnętrzne.

Na przykład do zbioru elementów zadania Za(t),  przewi­dzianego do wykonania przy użyciu samojezdnego żurawia budow­lanego, można zaliczyć m.in.: odległość między kolejnymi miej­scami przenoszenia ładunków, masy i liczby przenoszonych ła­dunków, współrzędne ładunku przed przeniesieniem i po przenie­sieniu itd.

Eksploatacja obiektu mechanicznego przebiega w określonych warunkach zewnętrznych nazywanych otoczeniem. Oddziaływania otoczenia na obiekt zależą od stanu otoczenia Ot(t).  Elemen­tami stanu otoczenia na przykład w przypadku żurawia samojezd­nego są: agresywność chemiczna środowiska, prędkość wiatru, temperatura powietrza, intensywność zapylenia i zapiaszczenia powietrza itd.

Prócz otoczenia na obiekt oddziałuje również człowiek,  a ściślej – zespół ludzi sterujący jego eksploatacją. Grupa czynników, od których zależą te właśnie oddziaływania, to spo­sób eksploatacji U(t).  Elementy sposobu eksploatacji w przy­padku żurawia samojezdnego, to m.in.: czas przenoszenia ładun­ku, liczba i rodzaje ruchów wysięgnika przy przenoszeniu ładunku, błędy użytkowania (np. skośne ciągnięcie ładunku), okresy między odnowami profilaktycznymi elementów, jakość od­nów itd. W ogólnym przypadku zadanie  Za(t),  stan otoczenia Ot(t)  i sposób eksploatacji U(t)  mogą być traktowane jako wielowymiarowe procesy losowe.

Wymienione czynniki  (Za, Ot, U),  charakteryzujące proces eksploatacji, decydują o wartościach różnego rodzaju tzw. od­działywań zewnętrznych. Oddziaływania te można podzielić na dwie zasadnicze grupy : grupę oddziaływań otocze­nia, głównie mechanicznych i chemicznych (które mogą być opi­sywane za pomocą na przykład temperatury i ciśnienia powie­trza, prędkości wiatru itd.) zależnych od Ot  i grupę oddzia­ływań roboczych wynikających z czynności wykonywanych przez obiekt (np. obciążenia zewnętrzne), zależnych od Za ,Ot i U. Ponieważ każda z wielkości Za , Ot  i U zmienia się w czasie zwykle w sposób losowy, więc zbiór oddziaływań zewnętrznych Ga(t)  jest również wielowymiarowym procesem losowym. Z rozwa­żań tych wynika, że między Ga oraz Za , Ot i U istnieje związek, który można przedstawić w sposób ogólny za pomocą re­lacji

Ga(t)=g[Za(t), Ot(t), U(t)].                                                                             (2)

Oddziaływania zewnętrzne Ga(t)  są przyczyną pojawienia się pewnych zjawisk fizycznych, pod wpływem których ulegają zmianom w czasie (zwykle niekorzystnym) m.in. te własności obiektu, od których zależy jego prawidłowe funkcjonowanie. W przypadku obiektów mechanicznych są to zwykle własności geo­metryczne (np. luz, wielkość trwałego odkształcenia elementu itd.) i własności materiałowe (np. wytrzymałość doraźna, wy­trzymałość zmęczeniowa itd.) ich elementów. Zbiór wszystkich własności geometrycznych, materiałowych i innych obiektu me­chanicznego, istotnych z punktu widzenia niezawodności, zwany dalej stanem technicznym e(t)  obiektu, może być traktowany jako wielowymiarowy proces losowy, ponieważ wiele z tych włas­ności obiektu zmienia się w czasie jego eksploatacji w sposób losowy. Szybkość zmian stanu technicznego e(t)  pod wpływem oddziaływań zewnętrznych zależy nie tylko od poziomu tych od­działywań, ale także od wspomnianych własności obiektu w chwili początkowej  t = O,  czyli  od początkowego stanu technicz­nego eO.

Stan techniczny e (t)  obiektu w chwili  t  zależy więc od czasu, jaki upłynął od początku eksploatacji, od przebiegu oddziaływań zewnętrznych w całym przedziale czasu od O  do t  oraz od początkowego stanu technicznego. Ta ostatnia zależ­ność występuje szczególnie wyraźnie w przypadku obiektów me­chanicznych (np. zapas wytrzymałości zginanego wałka zależy od promienia zaokrąglenia odsądzenia). Każda składowa stanu tech­nicznego (np. luz) jest więc odpowiednim funkcjonałem, czyli

e(t) = f [Ga(t), eO, t]    dla   0 £ t £ t                                                              (3)

Od stanu technicznego obiektu zalezą bezpośrednio warto­ści przyjętych cech zdatności Zn(t),  gdzie v = 1,2,…,n, a n  jest liczbą tych cech. Cechy zdatności są to wielkości związane bezpośrednio ze stanem technicznym obiektu, nadające się do łatwego teoretycznego odwzorowywania zachodzących (w czasie) zmian zdolności obiektu do poprawnego funkcjonowa­nia. Decydują więc one o tzw. stanie niezawodnościowym obiek­tu (zdatny, niezdatny). Cechami zdatności elementu obiektu mechanicznego mogą być na przykład zapas uogólnionej wytrzy­małości, skumulowane względne uszkodzenie zmęczeniowe,  po­wierzchniowy ubytek materiału, luz itd.  Każda z cech zdatności obiektu zależy nie tylko od stanu technicznego e(t) obiektu w chwili  t,  lecz także od poziomu oddziaływań ze­wnętrznych Ga(t)  w tej chwili: Na przykład zapas uogólnio­nej wytrzymałości doraźnej przekroju elementu obiektu mecha­nicznego Z (t) =W(t) – cO(t)  zależy od uogólnionej wytrzy­małości  W (stan techniczny) i od uogólnionego obciążenia O (oddziaływanie zewnętrzne). Można więc te zależności ująć  w sposób ogólny za pomocą relacji

Zn(t) = jn[e(t), Ga(t)]     dla n = 1, 2 ,…, n.                                                    (4)

Wartości tych cech zdatności, jak wynika ze związków (3) i (4), zmieniają się w czasie eksploatacji obiektu wskutek występowania oddziaływań zewnętrznych. Są to zwykle zmiany niekorzystne polegające na zbliżaniu się wartości tych cech do przyjętych granicznych wartości  Zngrd  lub  Zngrg    (n = 1, 2,…, n)  ograniczających obszar zdatności Wz.

Jeżeli stan wszystkich cech zdatności obiektu w danej chwili  t należy do obszaru Wz ,  to obiekt jest zdatny do poprawnego funkcjonowania, czyli znajduje się w stanie zdatności. W przypadku obiektów mechanicznych zachodzi to na ogół wtedy, gdy spełnione są jednocześnie następujące relacje

Zngrd £ Zn(t) £ Zngrg         dla n = 1, 2 ,…, n.                                                    (5)

Na wiele cech zdatności obiektu mechanicznego mogą być na­kładane tylko ograniczenia jednostronne, ale takie przypadki zawarte są w ogólnych warunkach (5) ograniczających obszar Wz .

Jeśli co najmniej jedna z cech zdatności  Zn(t)  obiektu wyjdzie wskutek zmian jego stanu technicznego  e(t)  poza ob­szar Wz ,  to zdarzenie takie oznacza pojawienie się niespraw­ności. Czas  T,  jaki upłynął od początku eksploatacji do chwili pojawienia się niesprawności jest zmienną losową, po­nieważ każda z cech zdatności Zn(t)  jest procesem losowym.

Relacje (2) – (5)  tworzą najogólniejszą postać niezawod­nościowego modelu obiektu. Jego rozwiązanie prowadzi do okre­ślenia zależności odpowiednich wskaźników niezawodności od różnych czynników konstrukcyjnych i technologicznych (opisa­nych przez eO. )  oraz eksploatacyjnych (opisanych przez wiel­kości Za ,Ot  i U  określające proces eksploatacji). Jeśli na przykład miarą poziomu niezawodności jest funkcja niezawod­ności  R(t),  to wspomniana zależność R(t)  od czynników kon­strukcyjnych, technologicznych i eksploatacyjnych wynika z re­lacji

R(t) = P{[ Z1grd £ Z1(t) £ Z1grg ]  [ Z2grd £ Z2(t) £ Z2grg ] …. [ Zngrd £  Zn(t) £ Zngrg ]}                                                                                                                        (6)

oraz z relacji (2) – (5). Postać ogólna tej zależności może być przedstawiona na przykład następująco

R(t) = y1[ Za(t), Ot(t), U(t); eO; t]    dla  0 £ t £ t                                        (7)

lub w przypadku innych wskaźników niezawodności również w po­staci

R(t) = y2[ Ga(t); U(t); eO; t]    dla  0 £ t £ t                                                   (8)

co wynika m.in. z relacji (2) – (6). Wyrażenia (7) i (8) aa słuszne dla większości używanych wskaźników niezawodności, dlatego symbol  R(t)  jest w nich l w dalszej części tekstu traktowany jako uogólniony wskaźnik niezawodności (prócz tych przypadków, w których wyraźnie nazywa się go funkcją niezawod­ności).

Uwzględnione w wyrażeniach (7) i (8) czynniki konstrukcyj­ne i technologiczne (opisane przez eO )  oraz eksploatacyjne (opisane przez Za , Ot i U )  są zwykle modelowane w procesie konstruowania za pomocą zbiorów wielkości zdeterminowanych i parametrów zmiennych losowych. Zbiory te zostały oznaczone w rozdz. 2 symbolami  ck, ct i ce .  Zależność poziomu niezawod­ności od tych czynników można więc przedstawić w jeszcze innej postaci ogólnej, danej relacją (1).

Relacje (1) oraz (7) i (8) wskazują, że przez odpowiedni dobór wartości tych czynników, np. wymiarów i kształtów ele­mentów, rodzajów materiałów, dokładności obróbki, częstości odnów profilaktycznych itd., można oddziaływać na niezawod­ność obiektu już w fazie jego konstruowania. Aby to oddziały­wanie mogło być racjonalne, należy przedtem przeprowadzić teoretyczne badania niezawodności w celu określenia wpływu tych różnych czynników na niezawodność tworzonego obiektu. Takie badania niezawodności konkretnego obiektu mechanicznego możliwe są jednak wówczas, gdy znana jest szczegółowa postać niezawodnościowego modelu tego obiektu, a więc szczegółowe po­stacie relacji (2) – (5) oraz gdy znane są potrzebne dane (np. o stanie początkowym eO ).  Zasady tworzenia takiej postaci modelu przedstawione są w rozdziale następnym, natomiast ogólna postać modelu (relację (2) – (5)) oraz wprowadzone po­wyżej pojęcia i symbolika zostaną wykorzystane w rozdz. 5 do zaprezentowania teoretycznych metod badań niezawodności obiek­tów.

Sieciowy system operacyjny

[wracamy do pracy dyplomowej, którą prezentowaliśmy we wrześniu]

W projekcie modernizacji należy uwzględnić także zmianę sieciowego systemu operacyjnego NetWare 4.11 na jego nowszą wersję NetWare 5, która jest najbardziej zaawansowanym sieciowym systemem operacyjnym firmy Novell. Pozwala użytkownikowi widzieć całą wieloserwerową sieć jako jeden zintegrowany system, jest często nazywany systemem dla sieci globalnych.

Novell NetWare 5 zapewnia największe korzyści przy najniższych kosztach. Zwiększa wydajność pracy użytkowników sieci i jej administratorów. W pełni wykorzystuje elementy sieci komputerowej już istniejącej w przedsiębiorstwie. Zapewnia także ochronę sieci wewnętrznej przed intruzami, a wszystko to przy znacznie niższych kosztach, niż ponoszone w wypadku stosowania jakiegokolwiek innego systemu operacyjnego dla serwerów. W porównaniu z serwerami aplikacji nie opartymi na systemie katalogów, NetWare 5 umożliwia zmniejszenie o ponad 60% nakładów na obsługę sieci.

OPIS PRODUKTU

Novell NetWare 5 oferuje wiele możliwości :

  • uznana niezawodność, skalowalność, wysoka wydajność i bezpieczeństwo sprawdzone przez największą na świecie liczbę użytkowników,
  • doskonałe mechanizmy zarządzania i kontrolowania całej złożonej sieci , w pełni korzystające z usług NDS ( Novell Directory Services ) – najlepszych z dostępnych usług katalogowych; dzięki nim uzyskuje się obniżenie nakładów na zarządzanie i administrowanie siecią o średnio 69% w porównaniu z serwerami nie opartymi na katalogach,
  • współpraca z otwartymi standardami, w tym możliwość korzystania w sieci wyłącznie z protokołu IP, umożliwiająca szybkie, bezpieczne i wydajne integrowanie sieci lokalnej z Internetem; uzyskana przepustowości sieci jest o 30% większa, niż w wypadku innych implementacji protokołu IP,
  • najlepsza platforma dla rozproszonych aplikacji następnej generacji, opartych na języku Java, Oracle8 i innych zaawansowanych technologiach, programy te są wykonywane od 2,5 do 5 razy szybciej niż przy użyciu konkurencyjnych rozwiązań.

 NetWare 5 jest ściśle zintegrowany z usługami NDS – wiodącymi usługami katalogowymi. Wraz z nimi jest rozwiązaniem unikatowym, ponieważ umożliwia zarządzanie z jednego centralnego punktu całą niejednorodną siecią komputerową, jakby stanowiła jeden organizm. W sieci takiej mogą występować różne systemy operacyjne, protokoły, mechanizmy bezpieczeństwa, aplikacje, użytkownicy, drukarki i komputery biurowe. Ponadto NetWare 5 oferuje bogaty zestaw narzędzi służących do zarządzania, które ułatwiają pełne wykorzystanie potęgi usług NDS.

NetWare 5 wnosi do wypróbowanego systemu NetWare wiele nowych funkcji, w tym 64-bitowy system zapisywania plików, inteligentne usługi drukowania i dodatkowe mechanizmy ochronne. Wszystko to sprawia, że jest to najbardziej niezawodna, najwydajniejsza, najbardziej skalowalna i najbezpieczniejsza sieć komputerowa dostępna na rynku. Dzięki systemowi NetWare 5 administratorzy sieci tracą mniej czasu na rozwiązywanie problemów. Użytkownicy zaś mogą zawsze liczyć na potrzebne im usługi sieciowe i szybciej wykonywać swoją pracę.

Wymagania systemowe:

 Serwery

Większość komputerów z architekturą PCI, ISA, EISA i Micro Channel.

  • minimalna wielkość pamięci RAM wynosi 64 MB,
  • minimalna wielkość wolnego miejsca na dysku twardym wynosi 500 MB i dodatkowe 50 MB na partycję DOS,
  • stacja CD-ROM – w ( opcjonalna jeśli system jest instalowany z sieci ),
  • serwerowa karta sieciowa.

Stacje robocze

Większość komputerów z architekturą PCI, ISA, EISA i Micro Channel. Można także korzystać z komputerów Apple Macintosh i komputerów UNIX takich producentów, jak Hewlett Packard, IBM, NFS, SCO i Sun.

  • oprogramowanie Client 32 w wersji 3.0 lub wyższej, aby zapewnić korzystanie wyłącznie z protokołu IP,
  • zalecany procesor 80386 lub nowszy,
  • karta sieciowa.

Cel i zakres pracy magisterskiej

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 ck,  technologicznych  ct  oraz eksploatacyjnych  ce

R = y[ck, ct, ce, (t)]    dla  0 £ t £ t                                                                (1)

oraz na analizie wpływu tych czynników na poziom niezawodności [19]. Czynniki konstrukcyjne  ck,  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  ct,  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.

Urządzenia aktywne

[wracamy do pracy dyplomowej, którą prezentowaliśmy w czerwcu]

Urządzenia aktywne są bardzo ważnymi elementami sieci komputerowej od których głównie zależy efektywność pracy całej sieci. Obecnie istnieje szeroki wybór sieciowych urządzeń aktywnych produkowanych i dostarczanych przez różne firmy np. 3Com, Cisco Systems, Compaq, Digital, Hewlett-Packard, IBM, Intel, SMC i wiele innych.

W projekcie zostały zastosowane sieciowe urządzenia aktywne do transmisji danych firmy 3Com, która od początku swego istnienia specjalizuje się jako dostawca pełnej skali produktów dla sieci Ethernet, Token Ring i technologii dużych prędkości (ATM, FDDI, Fast Ethernet). Na wybór produktów firmy 3Com do zastosowania przy modernizacji sieci wpłynęło:

  • bezawaryjna i poprawna praca urządzeń aktywnych 3Com zainstalowanych w istniejącej sieci (LinkSwitch1000, FMS100),
  • szeroki asortyment oferowanych produktów (karty sieciowe, gniazda okablowania – hub, przełączniki-switch, produkty dla sieci rozległych-router, bridge, serwery dostępu i inne),
  • bardzo dobre parametry techniczne produktów i gwarancja kompatybilności z produktami innych firm, dzięki udziałowi 3Com we wszystkich ważnych grupach firm opracowujących nowe technologie (czołowa pozycja w rozwoju nowoczesnych technologii sieciowych i produkcji aktywnych elementów sieciowych),
  • łatwa instalacja i konfiguracja urządzeń aktywnych,
  • zarządzanie (oprogramowanie Transcend).

Dobór urządzeń oraz ich połączenia logiczne, uwarunkowane są zwiększeniem efektywności pracy sieci. Aby ten cel osiągnąć, należy stosować w sieci urządzenia segmentujące sieć na domeny kolizyjne zwiększające znacznie jej przepustowość, jednocześnie zmniejszające powstawanie kolizji ramek danych i zapychanie się kanałów. Sieć można podzielić na mniejsze segmenty stosując switch – hub przełączający ramki. Zestawiając switch z hubami (koncentratorami) wieżowymi lub przełączającymi porty możemy zamiast przypisywać przełączany port jednemu stanowisku pracy, budować grupy robocze składające się z kilku stanowisk zespolonych w jedna domenę kolizyjną. Dzięki zastosowaniu koncentratorów przełączających porty mamy możliwość elastycznego segmentowania sieci LAN. Każdy koncentrator tego rodzaju ma możliwość stworzenia 4 segmentów grup roboczych, dzięki czterem oddzielnym wewnętrznym repeaterom z elektroniczną krosownicą pozwalającą przypisywać porty. Każdy port można dowolnie przypisać do jednego dowolnego segmentu (wewnętrznego repeatera) za pomocą oprogramowania konfigurującego (nie dotykając okablowania), dzięki temu administrator może dopasować na bieżąco architekturę sieci LAN do aktualnych potrzeb użytkowników. Każdy segment jest połączony z odpowiednim portem switcha co powoduje, że pakiety generowane przez stacja robocze w ramach jednej domeny (segmentu) nie przenikają do innych domen (chyba, że są tam adresowane).

Urządzenia wykorzystane w projekcie istniejące w aktualnej sieci:

SuperStack II Switch 1000 (LinkSwitch 1000)

SuperStack II Switch1000 – aktywny element dla technologii Fast Ethernet (100Base-TX) i Ethernet (10Base-T). Zastosowanie elementu LinkSwitch 1000 wskazane jest głównie w miejscach dużego natężenia pracy w sieci LAN, głównie pomiędzy serwerem i grupami roboczymi. Poprzez zastosowanie technologii Fast Ethernet na trasie serwer-gniazdo można wykorzystać wielokrotne zwiększenie szybkości przepływu pakietów oraz ich kolejnego przełączania do pierwotnych segmentów 10Base-T z pełną szerokością pasma 10Mbps.

W przypadku potrzeby większej liczby stacji aniżeli umożliwia przełącznik, do portu 10Base-T SuperStack II Switch 1000 można dołączyć standardowe gniazdo SuperStack II Hub 10 lub SuperStack II PortSwitch 40. Maksymalna liczba stacji końcowych ograniczona jest liczbą adresów w tabeli przełącznika i wynosi 500.

Charakterystyka LinkSwitch 1000:

  • przełącznik Fast Ethernet/Ethernet i Ethernet/Ethernet,
  • 12 przełączanych portów 10Base-T RJ-45,
  • dwa szybkie porty Fast Ethernet (jeden wbudowany standardowo),
  • wolny slot dla modułu transceiverowego – wybór mediów dla backbone,
  • dwa tryby pracy – „cut-through” oraz „store-and-forward” – łatwa adaptacja przełącznika odpowiednio do potrzeb,
  • zabezpieczenie sieci przed nieupoważnionym dostępem.

W LinkSwitch-ach zainstalowano szybki port światłowodowy Fast Ethernet 100Base-FX oraz moduł transceiverowy światłowodowy Fiber-Optic ST 10Base-F.

SuperStack II Hub 100 (LinkBuilder FMS 100)

Gniazdo SuperStack II Hub 100 jest gniazdem 100Mbps Fast Ethernet wyposażonym
w 12 portów 100Base TX (dla 2 par UTP/STP kat.5) RJ-45. Jest to część systemu SuperStack II, wykonane w standardzie plug-and-play z możliwością zestawiania ze sobą w stosy do maks. 8 jednostek. Gniazdo wyposażone jest w slot dla wsunięcia specjalnego modułu transceiverowego dla 100Base-TX lub 100Base-FX (łączówka SC). Możliwość zarządzania SNMP zapewniona jest po uzupełnieniu o dodatkową jednostkę (wykonane jako urządzenie SuperStack II).

Charakterystyka LinkBuilder FMS 100:

  • gniazdo Fast Ethernet 100 Mbit/s,
  • zestawialność w stosy – maksymalnie 8 jednostek w stosie – maks. 104 porty 100Base-TX
  • SuperStack – zgodność formatu, możliwość zasilania z zasilacza zapasowego, nie można jednak łączyć z gniazdami FMS II w stos (kabel rozszerzający ma inną łączówkę),
  • SNMP management – moduł zarządzania w slocie dowolnego FMS 100 ze stosu,
  • plug-and-play – instalacja FMS 100 nie wymaga żadnego specjalnego wyposażenia oraz wiedzy specjalistycznej,
  • wsparcie rodziny oprogramowania dla potrzeb zarządzania Transcend,
  • idealny element w połączeniu z przełącznikiem SuperStack II Switch 1000 dla kompleksowego rozwiązania sieci o wysokiej przepustowości 100Base-TX oraz 10Base-T,
  • Dołączenie do backbone rozwiązywane jest poprzez uzupełnienie modułu transceiverowego (1 slot dla Fast Ethernet) albo w przypadku okablowania UTP bezpośrednio na port na panelu czołowym.

W Hub100 zainstalowano moduł transceiverowy Fast Ethernet 100Base-FX.

Nowe urządzenia wykorzystane w projekcie:

Super Stack II Hub 10 6-Port Fiber

Jest to standardowe gniazdo okablowania z portami optycznymi Fiber Optic 10BaseF.

Gniazda SuperStack II Hub 10 (dawniej LinkBuilder FMS II) są standardowymi gniazdami okablowania, realizującymi protokół Ethernet 802.3 posiadającymi wiele funkcji dodatkowych. Gniazda SuperStack II Hub są podstawowym elementem systemu SuperStack II. Umożliwiają łączenie w stosy przy pomocy specjalnego kabla rozszerzającego oraz pracę w sieci jako jeden repeater logiczny. Do wyposażenia standardowego należy wolny slot dla wsunięcia modułu SNMP lub kombinacji bridge +management. Dla zarządzania stosem wystarcza jedyny moduł wsunięty do pierwszego gniazda FMS II. Na panelu tylnym można również znaleźć drugi wolny slot dla wsunięcia modułu z transceiverem, dzięki któremu można uzyskać dalszy port dla różnych mediów transmisyjnych. Do gniazda tego można też zamontować mikro moduł bridge. Dzięki modułom transceiverowym można uzyskać następujące wyjścia:

  • BNC dla coax,
  • RJ-45 dla UTP/STP,
  • ST dla światłowodu,
  • AUI jako złącze uniwersalne.

Ciekawe możliwości posiadają gniazda SuperStack II Hub 10 w zakresie ochrony poufności danych. Funkcje te osiągalne są poprzez moduł zarządzający. Po pierwsze dostęp do opcji zarządzania chroniony jest hasłem. Po drugie każdy port może „nauczyć” się adresów, które dopuszczane są w danym segmencie i w razie pojawienia się adresu (czyli przypuszczalnej stacji niepowołanego użytkownika) automatycznie odłącza segment wysyłając jednocześnie sygnał ostrzegawczy do stacji administratora. Funkcja ta nazywa się DUD (Disconnect Unathorized Device). Kolejnym sposobem ograniczania ryzyka wtargnięcia do sieci niepowołanych osób jest NTK (Need To Know). Metoda ta polega na przekłamywaniu pakietów skierowanych na porty, gdzie użytkownicy nie mają autoryzacji do otrzymania tych właśnie pakietów. Pakiety pochodzące od danego komputera np. serwera, docierają wszędzie, ale jedynie autoryzowane stacje są w stanie odczytać poprawnie dane przesyłane wewnątrz pakietów. Pakiety pochodzące od innych komputerów mogą rozchodzić się bez zakłóceń, zgodnie z konfiguracją utworzoną przez administratora.

Charakterystyka Super Stack II Hub 10 6-Port Fiber:

  • koncentrator Ethernet 10Base-F 6 portów optycznych + 1 AUI, zestawialne w stos,
  • maksymalnie 8 jednostek w stosie,
  • możliwość zarządzania całym stosem przez jeden moduł SNMP – zapewnia oszczędność kosztów oraz ułatwia zarządzanie,
  • rozmiar dla szafy 19″,
  • dożywotnia gwarancja (za wyjątkiem zasilacza i wentylatora – 1 rok),
  • wzajemna kompatybilność poszczególnych elementów SuperStack II,
  • możliwość wyboru standardu dzięki wsuwanym modułom oraz transceiverom,
  • dla lokalnych połączeń można zastosować moduł MicroBridge lub jego kombinację z modułem zarządzania,
  • bogate funkcje poufności (DUD, NTK, LSA).

SuperStack II PortSwitch Hub 12/24 TP

Gniazdo okablowania PortSwitch Hub to w pełni zarządzany (SNMP, RMON) koncentrator dla sieci Ethernet przypominający funkcjami SuperStack II Hub, ale posiadające możliwość utworzenia wewnątrz siebie do 4 niezależnych segmentów (domen kolizyjnych). Gniazdo to nazywane jest przełącznikiem kanałów i realizuje nowatorską technologię PowerGrouping. Umożliwia elastyczną mikrosegmentację sieci poprzez przypisanie każdego portu do jednego z czterech segmentów obsługiwanych przez to urządzenie. W połączeniu z techniką przełączanego Ethernetu daje to możliwość efektywnego zarządzania dostępnym pasmem. Można łączyć w stos 10 takich urządzeń, które mogą obsługiwać łącznie do 40 segmentów sieci Ethernet.

Charakterystyka PortSwitch Hub:

  • koncentrator 10Base-T 12/24 portów RJ45-każdy port dołączony do jednego z 4 segmentów koncentratora,
  • 4 wewnętrzne repeatery (segmenty),
  • zarządzanie RMON, SNMP,
  • możliwość zarządzania hubem w trybie „in band” (konsola zarządzania SNMP i protokół IP lub IPX) lub w trybie „out of band” (lokalny port, modem lub zdalny port szeregowy, przy użyciu protokołu SLIP),
  • dwa sloty na moduły transceiverowe,
  • opcja Hot-Swap Cascade Unit pozwala wymieniać jeden z hubów wchodzących w skład wieży bez przerywania pracy zestawu,
  • bogate funkcje poufności (DUD, NTK, LSA),
  • zainstalowany Smart Agent (praca zgodna z SMNP), który współpracuje z platformą zarządzania Transcend Network Management System.

W PortSwitch-u wykorzystanym w punkcie dystrybucyjnym PD02 zainstalowano moduł transceiverowy 10Base-F Fiber Optic Interface (1 para ST).

LinkBuilder TP/12

Gniazdo okablowania dla sieci Ethernet o stałej ilości portów bez możliwości zarządzania. Charakterystyka:

  • gniazdo okablowania dla Ethernet 10Base-T ze stałą ilością portów – 12 portów RJ45,
  • brak możliwości zestawiania w stosy,
  • brak możliwości zarządzania,
  • całkowita bezobsługowość i wygoda,
  • przydatne dla mniejszych sieci lub segmentów sieci bez zakładanego wzrostu liczby użytkowników,
  • slot na moduł transceiverowy pozwala stosować takie same moduły jak dla SuperStack II Hub 10,
  • możliwość zamiany standardu medium transmisyjnego,
  • możliwość zwiększenia zasięgu sieci Ethernet,
  • korzystna cena, prostota użytkowania i wysoka jakość.

W dwóch zastosowanych LinkBuilder TP/12 zainstalowano moduły transceiverowe 10Base-F Fiber Optic Interface.

Serwer plików

W obecnej sieci komputerowej w ZAP S.A. Ostrów Wlkp. jako serwer plików jest wykorzystywany komputer oparty o platformę Intel Pentium Pro. Wzrost znaczenia systemów komputerowych dla sprawnego funkcjonowania przedsiębiorstwem wymaga zastosowania nowego serwera sieciowego, którego architektura oraz elementy wyposażenia są przystosowane do zapewnienia bezpieczeństwa danych, efektywnej komunikacji i bezawaryjnej pracy. Podstawową cechą jaka powinien mieć serwer sieciowy popularnej klasy, jest zrównoważona wydajność dla różnego typu aplikacji. Biorąc pod uwagę serwer plików i wykonywane przez niego operacje związane z dostępem do plików, najważniejsze czynniki to: pasmo przenoszenia systemu pamięci, wydajność podsystemów wejścia/wyjścia oraz dysków, wydajność procesora. Rynek serwerów zmienia się od kilku lat wraz z pojawianiem się nowych technologii, oferujących większą wydajność za niższą cenę. Duży wpływ na rozwój ma również coraz większe znaczenie szeroko pojętej standaryzacji, która umożliwia współpracę urządzeń pochodzących od różnych producentów. Podstawowym procesorem stosowanym w serwerach z procesorem INTEL jest Pentium Pro, które wraz z zestawem układów wspomagających umożliwia budowę komputera z 4 procesorami. Pentium Pro jest wyposażony w zintegrowaną pamięć podręczną o dużej pojemności (do 1MB), umożliwiającą uzyskanie wyższej wydajności. Serwery z procesorem Intel Pentium Pro są produkowane i dostarczane przez wiele firm będących na polskim rynku takich jak: Compaq Computer, Digital, Hewlett-Packard, IBM, JTT Computer, Optimus, Tulip Computers, Siemens Nixdorf, Dell, Zenith Data System i inne. Przy wyborze serwera wzorowano się tym, aby zapewniał najwydajniejszą technologię, odpowiedni poziom niezawodności, łatwość zarządzania, obowiązujące standardy, wysokie parametry techniczne w stosunku do ceny, przyszłościowo dobry poziom wydajności w przypadku rozbudowy sieci o większą liczbę klientów i uruchamiania większej liczby aplikacji, oraz wsparcie techniczne, gwarancja i serwis. Rezultatem wyboru jest

Optimus LANServer LE 4200 to serwer przeznaczony dla dużych przedsiębiorstw. Wykorzystanie najnowszej technologii sprawia, że serwer ten zapewnia wysokie bezpieczeństwo i niezawodność.

  • platforma serwerowa firmy Intel AD450NX,
  • możliwość zainstalowania do dwóch procesorów: Pentium III Xeon 500MHz, z 512kB, 1MB oraz 2MB cache,
  • bios typu Flash,
  • dwa złącza na kartę pamięci obsługujące do 8GB pamięci w modułach DIMM EDORAM ECC – 100MHz,
  • chipset Intel 82450NX pełniący funkcję host bridge PCI, kontrolera pamięci oraz PXB (PCI Expansion Bridge),
  • zintegrowane z płytą główną kontrolery I/O: 2 porty asynchr. RS232C-9pin, 1 Parallel Port, 2 porty PS/2, 2 porty USB,
  • zintegrowane z płytą główną kontrolery: 2 x PCI IDE, 1 x FDD,
  • zintegrowana z płytą karta graficzna Cirrus Logic GD 5446 2MB,
  • zintegrowany z płytą główną kontroler UltraWide SCSI Adaptec AIC-7880,
  • sloty rozszerzeń: 11 PCI w tym 5 slotów 64-bit, 6 slotów 32-bit, 1 ISA dzielony z 32-bit PCI,
  • port EMP (Emergncy Management Port) zezwalający na zdalne monitorowanie pracy serwera,
  • stacja dyskietek 3.5’’, CD-ROM 32 IDE,
  • karta sieciowa Intel EtherExpress 82558 PRO100+ 10/100Mbps UTP,
  • obudowa Drake z trzema zasilaczami 420 W, posiadająca możliwość zainstalowania do 12–stu dysków typu Hot Swap pracujących w standardzie SE (Single Ended), 4 urządzeń 5.25”, 1 urządzenie3.5”,
  • wyposażenie: klawiatura, mysz, podkładka pod mysz,
  • system operacyjny: MS DOS v 6.22, Novell IntranetWare Doc and Media Kit – Pełny pakiet Novell 5.0,
  • oprogramowanie zarządzające: Intel Server Control.

dwuprocesorowy serwer (drugi procesor opcjonalnie do zainstalowania) oferujący wyważony zestaw cech i zalet. Stworzony specjalnie dla przedsiębiorstw średniej i dużej wielkości zbudowany w oparciu o najnowsze technologie, niezawodny i łatwy do zarządzania oraz oparty o takie standardy jak: DMI, EMP, PCI, PXB, SCA i SCSI, a przy tych wszystkich cechach koszt takiego rozwiązania jest konkurencyjny.

OPTIMUS LANServer LE 4200 zaprojektowany jest tak aby wykorzystać super wydajne procesory Intela Pentium III Xeon oraz układy obsługujące (tzw. chipset) AD450NX. Serwer zawierał najnowsze rozwiązania wśród urządzeń I/O: karta sieciowa Intela 10/100 Mbps, sterownik Ultra Wide SCSI i karta grafiki SVGA. Zarówno płyta główna serwera jak też jego obudowa zapewniają skalowalność i nadmiarowość. Serwer zawiera osiem wolnych gniazd na karty rozszerzeń. Dla zapewnienia odpowiedniej wydajności, w przypadku stosowania wymagających aplikacji, możliwe jest zainstalowanie dwóch procesorów, dodatkowej pamięci wielkości do 8 GB z korekcją błędów (ECC) oraz pięciu dysków HDD. Dodatkowe wentylatory, zasilacz oraz nadmiarowe dyski zapewniają niezawodność serwera. Ochrona pamięci za pomocą procedur ECC, start z wykrywaniem błędów oraz monitorowanie krytycznych dla serwera parametrów jego pracy to standard dla naszego serwera.

Konstrukcja OPTIMUS LANServer LE 4200 zawiera wyrafinowaną architekturę opartą o specjalizowane mikrokontrolery, które zapewniają bezpieczeństwo oraz optymalne funkcjonowanie mechanizmów zarządzających. Krytyczne parametry pracy systemu mogą być monitorowane i w razie problemów serwer powiadamia o tym administratora.

Oprogramowanie zarządzające: Intel Server Control potrafi podjąć samodzielne działania w celu ochrony danych, takie jak np. wyłączenie zasilania w razie przekroczenia zadanego progu temperatury. Port EMP (Emergncy Management Port) zezwala na zdalne monitorowanie pracy serwera i jego kontrolę.

Serwis i wsparcie techniczne OPTIMUS zapewnia swoim klientom poprzez szeroko rozwiniętą sieć oddziałów firmy i partnerów handlowych. Każdy serwer posiada trzyletnią gwarancję.

 

Ocena niezawodności urządzenia w fazie projektowania na przykładzie obrotowej wiertarki elektrycznej

[z pracy magisterskiej]

W niniejszym rozdziale przedstawiono sposób przeprowadzania obliczeń niezawodnościowych w fazie projektowania urządzeń technicznych wg metody projektowania LEMACH 2 [8], ze względu na podatność jej struktury na rozgałęzienia algorytmów.

Wybór rodzaju obliczeń niezawodności, których należy dokonać na kilku etapach projektowania, uzależniony jest od fazy przybliżenia projektowego (tabela. 1).

Ze względu na podobieństwo toku obliczeń odpowiadających poszczególnym etapom projektowania, podjęto próbę algorytmizacji działań prowadzących do oceny niezawod­ności urządzenia.

Proponowany algorytm ma charakter ogólny i może być wykorzystany w innych me­todach projektowania.

Sposób przeprowadzenia obliczeń niezawodnościowych wg zaproponowanego algo­rytmu przedstawiono na przykładzie orientacyjnej oceny niezawodności projektu wstęp­nego (etap III wg tab. 1) obrotowej wiertarki elektrycznej.

Algorytm oceny niezawodności projektowanych urządzeń technicznych:

  1. Dokonaj podziału projektowanego urządzenia na elementy. Podział przeprowadź w stopniu szczególności zależnym od fazy przybliżenia projektowego.
  1. Zidentyfikuj strukturę niezawodnościową urządzenia przy zastosowaniu jednej z podanych metod:

a) diagnostyki technicznej i zasad budowy testów rozpoznających stan niezawodności,

b) symulacyjnej,

i określ wzorem niezawodność strukturalną urządzenia.

Przy małym stopniu skomplikowania urządzenia identyfikacja nie wymaga stosowania wymienionych metod.

Zależność rodzaju obliczeń niezawodnościowych od etapu projektowania

(tabeli 1)

Etap projektowania  Czynności projektowe

wg.  metody „LEMACH 2”

  Rodzaj obliczeń niezawodnościowych
I Rozpoznawanie potrzeb,

formułowanie problemu
II Tworzenie i wybór koncepcji rozwiązania projektowego Określenie wymagań niezawodnościowych dla projektowanego urządzenia np. w postaci prawdopodobieństwa poprawnej pracy, lub średniego czasu poprawnej pracy.

Szacowanie wskaźników niezawodnościowych dla n koncepcji urządzenie ( przy wyborze koncepcji optymalnej należy uwzględnić kryterium niezawodności)
II Opracowanie syntezy, projekt wstępny Orientacyjne obliczenie niezawodności (nie ma jeszcze pełnych informacji o parametrach i warunkach pracy poszczególnych  elementów urządzenia, znana jest struktura tj. liczba elementów i współzależności między nimi)
IV Opracowanie rozwiązania szczegółowego i ocena rozwiązania Dokładne obliczenia niezawodności z uwzględnieniem warunków pracy i dodatkowych czynników zależnych od przyjętych szczegółowych rozwiązań konstrukcyjnych
V Realizacja próbna projektu.

Badania, opracowanie wniosków,

danych technologicznych i eksploatacyjnych

 Eksperymentalna ocena niezawodności.

Wykrycie elementów o niedostatecznej niezawodności, wprowadzenie odpowiednich korekt w końcowe obliczenia i  koniecznych zmian konstrukcyjnych
  1. Zbierz informacje niezawodnościowe o elementach:

a) z literatury, katalogów, norm – o postaciach i, parametrach rozkładów funkcji niezawodności, wyodrębnionych elementów urządzenia,

b) z banku informacji – o uszkodzeniach elementów urządzenia (o postaciach uszko­dzeń, o średnich czasach pracy bezawaryjnej itp.)

c) w przypadku braku danych o uszkodzeniach wyodrębnionych elementów urządzenia  – przyjmij dane niezawodnościowe elementów o podobnej konstrukcji, technologii i zastosowaniu, lub – wykorzystaj posiadane informacje niezawodnościowe o elementach wyższego, względnie niższego rzędu w stosunku do wyodrębnionych, lub – zleć przeprowadzenie niezawodnościowych badań konstrukcyjnych wyodrębnio­nych elementów urządzenia

UWAGA:

Jeżeli w kroku 3 algorytmu postąpiłeś zgodnie z 3a, pomiń kroki 4, 5 i 6.

  1. Wyznacz modele matematyczne rzeczywistych rozkładów uszkodzeń elementów, stosując
  • metodę analizy statystycznej, lub
  • metodę graficzną.

Wykorzystaj fakt, że najczęściej występującymi rozkładami czasu poprawnej pracy są rozkłady: wykładniczy, normalny, logarytmo-normalny, Weibulla.

  1. Wyznacz parametry otrzymanego rozkładu korzystając z:
  • metody najmniejszych kwadratów,
  • metody największej wiarygodności, lub
  • tablic siatki prawdopodobieństwa rozkładu.
  1. Zweryfikuj przyjęte modele matematyczne rzeczywistych rozkładów uszkodzeń elementów przy pomocy wybranego testu zgodności: Kołmogorowa, Pearsona, Hartley’a, c – kwadrat.
  1. Oblicz wartości funkcji niezawodności poszczególnych elementów urządzenia. Wyniki obliczeń zestaw w tabeli oraz przedstaw graficznie przebiegi funkcji nieza­wodności.
  1. Oblicz niezawodność strukturalną projektowanego urządzenia.

UWAGA:

Krok 8 kończy ocenę niezawodności dla etapów II i III projektowania urządze­nia wg metody LEMACH 2.

  1. Przeprowadź ocenę wyników szacowania niezawodności oraz ich i interpretację przy pomocy analizy wariancji, analizy regresji lub analizy spektralnej.
  1. W oparciu o uzyskane wskaźniki niezawodnościowe zaakceptuj projekt urządzenia lub ustal przesłanki do jego modyfikacji.

UWAGA:

Jeżeli do oceny niezawodności wybrałeś metody symulacyjne, dokonaj optyma­lizacji urządzenia wg kryteriów niezawodności.

Orientacyjna ocena niezawodności urządzenia na etapie III projektowania wg metody Lemach 2:

Wstępne określenie niezawodności projektowanego urządzenia przeprowadza się przy pomocy przybliżonych obliczeń, opartych na następujących założeniach:

  • uszkodzenia elementów są zdarzeniami losowymi, wzajemnie niezależnymi,
  • rozpatrywane są jedynie elementy wchodzące w skład zasadniczego układu funkcjo­nalnego,
  • warunki pracy nie mają wpływu na niezawodność urządzenia.

Szacowanie niezawodności wg zaproponowanego algorytmu przeprowadzono dla szlifierki kątowej.

  1. Podział projektowanego urządzenia na elementy przedstawiono na rysunku 1.

1 – silnik,

2 – reduktor,

3 – sprzegło,

4 – przekładnia ślimakowa,

5 – bęben,

6 – lina.

rysunek-do-pracy2Rys. 9. Obrotowa wiertarka elektryczna do pracy z podpory z posuwowym mechanizmem kołowrotowym:

  1. schemat kinematyczny, b) sposób łożyskowania bębna:

1 – silnik, 2 – reduktor, 3 – sprzęgło, 4 – przekładnia ślimakowa, 5 – bęben,

5a, 5b – łożyska bębna, 6 – lina, 7 – wiertło

  1. Identyfikacja struktury niezawodnościowej urządzenia oraz określenie niezawodności strukturalnej.

Wiertarka posiada szeregową strukturę niezawodnościową, którą przedstawiono na rysunku 10.

rysunek-do-pracy1Rys. 10. Schemat struktury niezawodnościowej wiertarki