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

Modelowanie niezawodności systemu – przypadek ogólny

Używana powszechnie metodologia analizy niezawodności systemu oparta jest na teorii procesów Markowa. Ogólnie, proces wyznaczania niezawodno­ści systemu za jej pomocą można podzielić na następujące etapy:

  • określenie zbioru stanów niezawodnościowych,
  • określenie macierzy przejść pomiędzy stanami,
  • budowa odpowiedniego układu równań liniowych lub różniczkowych,
  • rozwiązanie układu równań i wyliczenie na podstawie otrzymanych rozwią­zań odpowiednich charakterystyk niezawodności systemu.

Taki sposób postępowania daje zadowalające wyniki w przypadku stosun­kowo mało skomplikowanych systemów, dla których liczność przestrzeni sta­nów nie jest zbyt duża. W prostych przypadkach udaje się rozwiązać odpowied­nie układy równań różniczkowych i możliwa jest wtedy nawet analiza obejmu­jąca przypadek niestacjonarny. Jednak mając do czynienia z systemami bardziej skomplikowanymi szybko natrafia się na trudności powodowane nadmiernym wzrostem liczby stanów niezawodnościowych systemu, a co za tym idzie wzro­stem liczby równań do rozwiązania. Istniejące prawda, czasem bardzo subtelne metody obliczeniowe, pozwalające na rozwiązywanie numeryczne nawet bardzo dużych układów równań. Jednak ich bezpośrednie wykorzystanie bez wcześniej­szego przygotowania może okazać się często zbyt kłopotliwe.

Mimo tego nie wymiar zadania i trudności numeryczne przy jego rozwiąza­niu są tutaj podstawowym problemem. W wielu przypadkach niezbędne w omawianym sposobie analizy założenie o wykładniczych rozkładach czasów przejść pomiędzy stanami może okazać się nie do przyjęcia. W praktyce bo­wiem analizujący system dysponuje a’priori pewną wiedzą na temat tych rozkła­dów. Wiedza ta pochodzić może na przykład z wcześniej wykonanych badań niezawodnościowych i w ewidentny sposób wskazywać, że pewne rozkłady wykładniczymi być nie mogą.

Zachodzi więc pytanie, co zrobić, gdy system jest stosunkowo skompliko­wany i z założenia wiadomo, że niektóre rozkłady zmiennych losowych opisują­cych czasy przejścia pomiędzy stanami nie mogą w żadnym przypadku zostać uznane za rozkłady wykładnicze.

Można zaproponować wtedy poniższy sposób postępowania:

  • określenie zbioru elementów systemu i ich stanów niezawodnościowych,
  • sformalizowanie opisu stanu systemu za pomocą pewnych wyrażeń logicz­nych, których argumentami są stany niezawodnościowe elementów,
  • określenie rozkładów czasów przejść pomiędzy stanami (mogą one być do­wolne, byle tylko były znane),
  • zastosowanie symulacji metodą Monte Carlo.

W metodzie istotne znaczenie ma sposób określenia stanu na podstawie stanów elementów. Proponuje się wykorzystanie opisu za pomocą tzw. funkcji struktury [6], która w formalny sposób odwzorowuje stany niezawodnościowe elementów systemu na stan niezawodnościowy systemu.

Dla lepszego wyjaśnienia wprowadzonych pojęć rozważmy system złożo­ny z n elementów e1, e2,…, en  oraz oznaczmy xi = l, gdy element jest e1 prawny oraz xi = O w przeciwnym przypadku. Jeśli y będzie zmienną stanu systemu, taką że y = l, gdy system jest sprawny i y = 0 dla systemu niespraw­nego, wówczas odwzorowanie y = f( x1, x2,…, xn ) jest nazywane funkcją struktury systemu.

Przykładowo dla struktury szeregowej systemu funkcję struktury można za­pisać jako:

y = x1´ x2´ … ´ xn

podobnie dla struktury równoległej zapis jest prosty:

y = l – (l –x1) ´ (l – x2) ´ … ´ (l – xn).

Dla przykładowej struktury mostkowej (rys. 3) funkcja struktury ma już bardziej skomplikowaną postać:

y = 1 – (1- x1x2) ´ (1- x4x5) ´ (1- x1x3x5) ´ (1- x2x3x4).

Krawędzie grafu przedstawionego na rys. 3. odpowiadają elementom syste­mu. System jest sprawny, gdy istnieje ścieżka od węzła C do Z, przy czym sprawność elementu oznacza, że odpowiadająca mu krawędź może występować w ścieżce (krawędź należy do grafu).

Dla systemów spotykanych w praktyce, gdzie ilość elementów może być znacznie większa niż w powyższym przykładzie, zaś struktura niezawodnościo­wa bardziej skomplikowana, zapisanie funkcji struktury w postaci analitycznej może być trudne.

rysunek-do-pracy

Rys. 4. System o strukturze mostkowej [6]

Również stabelaryzowanie tej funkcji może być mało realne wobec wystą­pienia 2n  możliwych wartości argumentów funkcji. Jednak warto zauważyć, że w celu wyznaczenia parametrów systemu metodą symulacyjną nie jest koniecz­na znajomość funkcji struktury w postaci analitycznej lub standaryzowanej;

wystarczy jedynie, że można podać procedurę, która określi wartość tej funkcji dla każdego zadanego wektora (x1, x2,…, xn).

W przypadku struktury mostkowej z rys. l procedura taka może być sfor­mułowana następująco:

(i) dla zadanego wektora (x1,…, x5). zbudować graf (przez usunięcie kra­wędzi odpowiadających elementom uszkodzonym);

(ii) sprawdzić, czy istnieje ścieżka od węzła O do Z, jeśli lak, wówczas podstawić y = l (w przeciwnym przypadku y = 0).

Przykład jest stosunkowo prosty i postępowanie takie wydaje się niepo­trzebną komplikacją, jednak w przypadkach skomplikowanych struktur spoty­kanych w praktyce może to być jedyny skuteczny sposób umożliwiający od­wzorowanie stanów elementów na stan systemu, a dalej symulacyjne wyznacze­nie parametrów niezawodnościowych systemu.

W porównaniu z metodą opartą na teorii procesów Markowa opisany wyżej sposób postępowania ma szereg cech pozytywnych. Po pierwsze istnieje w tym przypadku możliwość wyznaczenia dowolnych parametrów punktowych, na przykład współczynnika gotowości systemu, czy średniego czasu sprawności lub niesprawności. Po drugie, co jest być może bardziej istotne, istnieje możliwość estymacji rozkładów dowolnych czasów przebywania w stanie lub zbiorze stanów. Wyznaczenie rozkładów wymaga oczywiście właściwego przetworzenia wyników symulacji i zastosowania odpowiednich metod wnioskowania statystycznego. Podejście symulacyjne pozwala w końcu także na łatwiejszą analizę kosztów, na przykład kosztów napraw. Podobnie jak w przypadku czasów przebywania w sta­nach analiza taka jest możliwa nie tylko punktowo, ale również traktując odpo­wiedni koszt jako zmienną losową można estymować jego rozkład.

Symulacja metodą Monte Carlo ma więc szereg zalet. Wymaga jednak wła­ściwego przygotowania danych, odpowiedniego oprogramowania, mocy obli­czeniowych i czasu na wykonanie. Jednak za jej pomocą można analizować w zasadzie dowolne systemy przy dowolnych założeniach. Aspekt trudności obliczeniowych staje się coraz mniej istotny. Stosowane obecnie komputery są już tak wydajne, że nawet domowe urządzenia klasy PC mogą zostać wykorzy­stane do wykonywania bardzo złożonych obliczeń symulacyjnych w realnym czasie.

Testowanie okablowania

[wracamy do pracy dyplomowej, którą prezentowaliśmy w kwietniu]

Od sprawności okablowania zależy w dużym stopniu prawidłowe funkcjonowanie sieci. Po wykonaniu lub w trakcie wykonywania instalacji okablowania należy wykonać pomiary testowe, które pozwolą na określenie parametrów i sprawności okablowania. Zaleca się testowanie wszystkich sieci kablowych w celu sprawdzenia spójności każdego kanału. Dzięki testowaniu osiągniemy zamierzony cel, ale pod warunkiem przeprowadzenia jego za pomocą urządzeń pomiarowych do tego celu przeznaczonych zwanych skanerami okablowania. Każda instalacja powinna podlegać certyfikacji, czyli określeniu na podstawie wyników testów faktycznej kategorii okablowania i możliwości zastosowania jej w poszczególnych systemach sieciowych. Podstawą jest spełnienie wymaganych norm uznanych jako standard.

Test dla łączy miedzianych okablowania poziomego zaleca się wykonać za pomocą ręcznego testera typu reflektometr domeny czasowej np. Pentascanner firmy Microtest, WireScope 155 firmy Scope Communication lub LANTech100 firmy Wavetek, które umożliwiają testy dynamiczne kabli i kanałów w zakresie do 100Mhz a WireScope do 155Mhz. Pomiary na tłumienność (dB) oraz przesłuch międzyparowy NEXT (dB) należy wykonać dla częstotliwości: 512kHz, 1MHz, 4MHz, 10MHz, 16MHz, 20MHz, 100MHz.

Do testowania światłowodu, na odcinkach krótkich (do 2 km) można zastosować miernik tłumienności do światłowodu Fiber Loss Tester lub reflektometr optyczny domeny czasowej, który oprócz tłumienia ułatwia zlokalizowanie miejsc łączeń i uszkodzeń w kanale światłowodowym. Pomiary należy przeprowadzić dla długości fal 850nm i 1300nm. W zależności od długości łącza wyniki pomiarów nie mogą być większe od wyników definiowanych normą (pkt. 2.5.1).

Testowanie okablowania jest kluczowym etapem w procesie instalacji i utrzymania infrastruktury sieciowej. Sprawność okablowania w dużym stopniu wpływa na prawidłowe funkcjonowanie sieci, co sprawia, że testowanie jest nieodzowne. Przeprowadzenie pomiarów testowych pozwala na dokładne określenie parametrów i sprawności okablowania, co jest niezbędne do zapewnienia jego właściwego działania. Testowanie powinno być wykonywane zarówno po zakończeniu instalacji, jak i w trakcie jej realizacji, aby na bieżąco monitorować jakość połączeń.

Testowanie okablowania jest niezbędne do weryfikacji spójności każdego kanału w sieci kablowej. Przeprowadzenie testów za pomocą odpowiednich urządzeń pomiarowych, takich jak skanery okablowania, pozwala na osiągnięcie zamierzonego celu. Skanery te są specjalnie zaprojektowane do testowania sieci kablowych i umożliwiają precyzyjne pomiary parametrów technicznych okablowania. Wykorzystanie takich urządzeń jest kluczowe, ponieważ pozwalają one na dokładne określenie parametrów, takich jak tłumienie, przesłuch międzyparowy NEXT oraz inne istotne właściwości elektryczne kabli.

Każda instalacja okablowania powinna podlegać certyfikacji, która polega na określeniu faktycznej kategorii okablowania na podstawie wyników testów. Certyfikacja pozwala na zweryfikowanie, czy okablowanie spełnia wymagane normy i czy może być stosowane w poszczególnych systemach sieciowych. Normy te są uznane jako standardy, które definiują minimalne wymagania dla okablowania, zapewniając jego niezawodne działanie w różnych warunkach.

Do testowania łączy miedzianych okablowania poziomego zaleca się użycie ręcznych testerów typu reflektometr domeny czasowej, takich jak Pentascanner firmy Microtest, WireScope 155 firmy Scope Communication czy LANTech100 firmy Wavetek. Urządzenia te umożliwiają przeprowadzanie dynamicznych testów kabli i kanałów w zakresie częstotliwości do 100 MHz, a WireScope do 155 MHz. Pomiar tłumienia (dB) oraz przesłuchu międzyparowego NEXT (dB) powinien być wykonywany dla częstotliwości: 512 kHz, 1 MHz, 4 MHz, 10 MHz, 16 MHz, 20 MHz oraz 100 MHz. Pomiary te pozwalają na dokładną analizę jakości połączeń miedzianych, co jest niezbędne do zapewnienia ich prawidłowego działania.

W przypadku testowania światłowodów, na odcinkach krótkich (do 2 km) można zastosować miernik tłumienności do światłowodu, taki jak Fiber Loss Tester, lub reflektometr optyczny domeny czasowej. Reflektometr ten, oprócz pomiaru tłumienia, umożliwia zlokalizowanie miejsc łączeń i uszkodzeń w kanale światłowodowym. Pomiary dla światłowodów powinny być przeprowadzane dla długości fal 850 nm i 1300 nm. Wyniki pomiarów muszą być zgodne z normami, co oznacza, że nie mogą przekraczać określonych wartości. W zależności od długości łącza wyniki pomiarów tłumienia nie mogą być większe od tych definiowanych przez normy.

Prawidłowe testowanie okablowania pozwala na identyfikację potencjalnych problemów i ich eliminację przed oddaniem sieci do użytku. Dzięki temu możliwe jest zapewnienie wysokiej jakości i niezawodności sieci, co jest kluczowe dla jej długotrwałego i bezproblemowego działania. Regularne testowanie i monitorowanie stanu okablowania są również istotne w celu utrzymania jego sprawności i uniknięcia awarii w przyszłości.

Podsumowując, testowanie okablowania jest nieodzownym elementem procesu instalacji i utrzymania sieci. Prawidłowo przeprowadzone testy pozwalają na dokładne określenie parametrów i sprawności okablowania, co jest kluczowe dla zapewnienia jego niezawodnego działania. Wykorzystanie odpowiednich urządzeń pomiarowych, takich jak skanery okablowania i reflektometry, oraz przeprowadzenie testów zgodnie z obowiązującymi normami i standardami, zapewnia wysoką jakość instalacji i umożliwia jej certyfikację. Regularne testowanie i monitorowanie stanu okablowania pozwala na wczesne wykrywanie i eliminowanie potencjalnych problemów, co jest kluczowe dla długotrwałego i bezproblemowego funkcjonowania sieci.

Niezawodność modeli urządzenia

Bardzo czysto przy budowie i badaniach niezawodnościowych modeli obiektów złożonych stosowana jest jeszcze inna szczególna postać przedstawionej pełnej postaci modelu.  Różni się ona zasadniczo od omówionych powyżej i opiera się na założeniu znajomości niezawodności elementów (lub PK) obiektu złożonego. Pomija się przy tym zwykle zależności stochastyczne istniejące między cechami zdatności tych elementów (lub PK) lub odpowied­nimi czasami bezawaryjnej pracy. W tym przypadku niezawodno­ściowy model obiektu złożonego jest bardzo prosty, bo jest nim jedynie opis jego struktury niezawodnościowej. Znajomość ta­kiej postaci modelu pozwala na wyznaczenie niezawodności obiek­tu złożonego z PK o znanych niezawodnościach oraz na badania wpływu niezawodności PK i struktury niezawodnościowej obiektu na jego niezawodność. Tworzenie tej szczególnej postaci modelu i oparte na niej badania niezawodności są znacznie łatwiejsze niż tworzenie i badanie modeli wymienionych poprzednio. Korzy­ści dla konstruktora, płynące z badań opartych na takich pro­stych modelach są jednak niewielkie. Dotyczy to zwłaszcza obiektów mechanicznych. Dlatego dalsza część niniejszego opra­cowania dotyczy głównie postaci niezawodnościowego modelu przedstawionych w tym rozdziale, pełniejszych i bogatszych w informacje wyjściowe.

Na zakończenie tego rozdziału należy wspomnieć o bardzo ważnym problemie związanym z zagadnieniami modelowania nieza­wodnościowego, mianowicie o problemie dokładności niezawodno­ściowych modeli obiektów. Dokładność ta jest związana ze stop­niem adekwatności zbudowanego modelu do rzeczywistości. Ocena tej adekwatności jest jednym z najbardziej trudnych i nie­uchwytnych problemów badań teoretycznych i nie tylko niezawod­ności. Problem jest szczególnie trudny w przypadku obiektów mechanicznych, w których zdecydowana większość elementów i wa­runków, w jakich one pracują, są nietypowe, nie powtarzające się w obiektach innych (np. już eksploatowanych). W tym bowiem przypadku nie można porównywać wyników teoretycznych ze znanymi już wynikami eksperymentalnymi, otrzymanymi na podstawie badań obiektów rzeczywistych, podobnych do modelowanego. Pro­blem adekwatności modelu (nie tylko niezawodnościowego) do rzeczywistości nie jest dotychczas rozwiązany, choć są podej­mowane pewne próby w tym zakresie, polegające na przykład na badaniach wrażliwości parametrycznej, a czasami wrażliwości strukturalnej modelu. Próby te nie stanowią jednak rozwiązania całości problemu. Ważność tego problemu jest duża, jednak w niniejszej pracy nie zajmowano się nim.

Dlatego głównym celem badań niezawodności, przeprowadza­nych na zbudowanym modelu, powinno być nie wyznaczenie poziomu niezawodności konstruowanego obiektu mechanicznego, lecz – wy­znaczenie wpływu zmian różnych cech konstrukcyjnych, technolo­gicznych i eksploatacyjnych na względne zmiany poziomu nieza­wodności. W tym przypadku niedokładność badań jest znacznie mniejsza.

Symulacyjne metody badań niezawodności

Metoda symulacji rozwinęła się najpierw w teorii systemów ekonomicznych i systemów zarządzania. Metoda ta może być z dużym powodzeniem stosowania również do badań niezawodności obiektów technicznych, m.in. mechanicznych. Jednakże przedstawione w tych pracach me­tody symulacji dotyczą jedynie niektórych części modelu nie­zawodnościowego obiektu technicznego, zwykle procesu eksploa­tacji lub są wykorzystywane do wyznaczania wskaźników nieza­wodności obiektu złożonego przy danych wskaźnikach niezawodno­ści jego elementów. Są to badania o małej przydatności dla konstruktora, zwłaszcza obiektów mechanicznych. Zdecydowanie .więcej informacji korzystnych dla konstruktora obiektu mecha­nicznego dają badania niezawodności oparte na pełnej postaci niezawodnościowego modelu obiektu, przedstawionej w rozdz. 4. Próby zastosowania metody symulacji do takich badań niezawodności obiektów mechanicznych przedsta­wione są w pracach [12, 24, 26]

W przypadku badań niezawodności obiektu mechanicznego me­toda symulacji jest to technika numeryczna, polegająca na na­śladowaniu stanów i procesów decydujących o niesprawnościach obiektu i ujętych w modelu niezawodnościowym.

PROBLEMY WSPOMAGANIA DECYZJI W PROCESIE PROJEKTOWANIA SYSTEMÓW Z UWZGLĘDNIENIEM ASPEKTÓW NIEZAWODNOŚCI

Decyzje, jakie ma do podjęcia projektant współczesnych systemów tech­nicznych, wymagają uwzględnienia wielu uwarunkowań i spełnienia niejedno­krotnie sprzecznych wymagań. Jednym z istotnych czynników jest ogólnie ro­zumiana niezawodność systemu. Zazwyczaj niezawodność nie jest oczywiście najważniejszym kryterium, które wpływa na podstawowe decyzje projektowe, bywa jednak w wielu przypadkach ważnym kryterium pomocniczym. Z tego względu ilościowa informacja dotycząca charakterystyk niezawodności projek­towanego systemu jest ważna i umożliwia sensowne wspomaganie podejmowa­nia decyzji, które w przyszłości, a więc w czasie eksploatacji systemu mogą mieć znaczne skutki ekonomiczne. Przykładem może być zadanie organizacji serwisu elementów systemu. Na wstępie należy podjąć decyzję, czy serwis ma być przeprowadzany samodzielnie przez eksploatującego system, czy przez ze­wnętrznego dostawcę usług serwisowych. W przypadku wyboru pierwszego wariantu konieczne jest dalej przykładowe określenie liczby ekip naprawczych. W wariancie drugim, gdy zdecydowano się na serwis zewnętrzny, należy zdecy­dować, jakie powinny być warunki umowy zawieranej z dostawca usług. W podjęciu dobrej decyzji pomaga oczywiście właściwe i w miarę formalne postawienie problemu. W rozważanym zadaniu może to być na przykład wyma­ganie zapewnienia określonego poziomu niezawodności systemu, wyrażanego np. zadanym współczynnikiem gotowości, przy minimalnym koszcie napraw. Nie wdając się w szczegóły dotyczące technik optymalizacji, rozwiązanie tak postawionego zadania polega zwykle na sprawdzeniu pewnej liczby wariantów organizacji serwisu i wybraniu najtańszego wśród tych, dla których projektowa­ny system spełnia założone wymagania niezawodnościowe. Jednak odpowiedź na pytanie, jaki jest współczynnik gotowości systemu nie jest w praktyce wcale taka prosta. Wyliczenie współczynnika wymaga po pierwsze przyjęcia właści­wego modelu matematycznego systemu, a następnie, aby uzyskać wynik liczbowy, dostarczenia w miarę wiarygodnych danych o elementach systemu. Sam sposób prowadzenia obliczeń jest kwestią drugorzędną. Modele rozważane od lat w literaturze dotyczącej teorii niezawodności czy teorii obsługi masowej, oparte z reguły na teorii procesów Markowa czy półmarkowa, są bardzo często wyidealizowane i trudne do pogodzenia z praktyką. Rozważa się zazwyczaj stosunkowo proste struktury niezawodnościowe i przyjmuje ostre założenia co do rozkładów zmiennych losowych opisujących czasy życia elementów systemu i czasy ich napraw. Podyktowane to bywa często chęcią uzyskania eleganckich z matematycznego punktu widzenia rozwiązań analitycznych, a także pewnym, jak się wydaje, przywiązaniem do opanowanego aparatu analizy. Istnieją oczy­wiście próby analizy za pomocą tych klasycznych metod struktur bardziej zło­żonych niż szeregowo-równo ległe czy k z n, lecz pojawia się wtedy zwykle problem nadmiernego wzrostu liczby stanów systemu. Znaczną z punktu widze­nia praktyki niedogodnością jest też konieczne w większości wyżej wspomnia­nych modeli założenie o wykładniczości wszystkich czy prawie wszystkich roz­kładów zmiennych losowych. W praktyce utrzymanie w mocy takiego założenia jest nie do przyjęcia w przypadkach, gdy na podstawie wcześniej wykonanych badań niezawodnościowych wynika, że rozkład jest znacząco inny.

Trasy okablowania w ZAP S.A.

W projekcie zastosowano dwa rodzaje okablowania:

  1. między budynkami – łącza światłowodowe,
  2. poziome w budynkach – kable UTP 5 Kat. 4 parowe,
  3. poziome w budynkach – kabel światłowodowy (budynek przemysłowy).

Okablowanie między budynkami dzieli się na 3 odcinki. Dwa pomiędzy budynkiem administracyjnym a przemysłowym, trzeci między budynkiem dyrekcji a administracyjnym.

Odcinek I

Trasa:

Od pomieszczenia głównego punktu dystrybucyjnego w budynku administracyjnym (PD1-0) – serwerownia do punktu dystrybucyjnego w budynku dyrekcji (PD3-1). Kabel światłowodowy prowadzony jest po wewnętrznych ścianach budynku nad drzwiami parteru w rurce ochronnej, na przestrzeni między budynkami podwieszony do linki stalowej.

Medium:

Kabel światłowodowy wielomodowy ośmiowłóknowy o długości 120 m.

Oprzyrządowanie:

  • w głównym punkcie dystrybucyjnym zainstalowano panelową przełącznicę światłowodową typu PS-19/12 19’’ 1U z 12 polami rozłączalnymi,
  • w budynku dyrekcji zainstalowano przełącznice światłowodową typu PS6/8 o 8 polach rozłączalnych,
  • nadmiar kabla światłowodowego umieszczono w szafkach zapasów kabla zamontowanych na ścianie w pobliżu przełącznic,
  • w obu przełącznicach wszystkie włókna kabla światłowodowego zespawano
    z pigtajlami w ścisłej tubie zakończonymi złączami typu ST i umieszczono w łącznikach.

Odcinek II

Trasa:

Od pomieszczenia głównego punktu dystrybucyjnego w budynku administracyjnym (PD1-0) – serwerownia do punktu dystrybucyjnego „A” w budynku przemysłowym (PD2-2A). Kabel światłowodowy między tymi budynkami poprowadzony będzie w kanalizacji telekomunikacyjnej.

Medium:

Kabel światłowodowy wielomodowy czterowłóknowy długość 110 m

Oprzyrządowanie:

  • w głównym punkcie dystrybucyjnym zainstalowano panelową przełącznicę światłowodową według opisu z odcinka I,
  • w pomieszczeniu punktu dystrybucyjnego „A” w budynku przemysłowym zainstalować przełącznicę światłowodową typu PS 19/12 o 12 polach rozłączalnych,
  • nadmiar kabla światłowodowego umieszczono w szafkach zapasów kabla zamontowanych na ścianie w pobliżu przełącznic,
  • w obu przełącznicach wszystkie włókna kabla światłowodowego zespawano
    z pigtajlami w ścisłej tubie zakończonymi złączami typu ST i umieszczono w łącznikach.

Odcinek III

Trasa:

Od pomieszczenia głównego punktu dystrybucyjnego w budynku administracyjnym (PD1-0) – serwerownia do punktu dystrybucyjnego „B” w budynku przemysłowym (PD2-2B). Kabel światłowodowy między tymi budynkami poprowadzony będzie w kanalizacji telekomunikacyjnej.

 Medium:

Kabel światłowodowy wielomodowy czterowłóknowy długość 175 m.

Oprzyrządowanie:

  • w głównym punkcie dystrybucyjnym zainstalowano panelową przełącznicę światłowodową według opisu z odcinka I,
  • w pomieszczeniu punktu dystrybucyjnego „B” w budynku przemysłowym zainstalować przełącznicę światłowodową typu PS 19/12 o 12 polach rozłączalnych,
  • nadmiar kabla światłowodowego umieszczono w szafkach zapasów kabla zamontowanych na ścianie w pobliżu przełącznic,
  • w obu przełącznicach wszystkie włókna kabla światłowodowego zespawano
    z pigtajlami w ścisłej tubie zakończonymi złączami typu ST i umieszczono w łącznikach.

Okablowanie poziome w budynkach

 Budynek administracyjny

Parter

Od głównego punktu dystrybucyjnego w budynku administracyjnym (PD1-0) – serwerownia prowadzić kable UTP bezpośrednio nad podłogą poniżej kaloryferów w korytach instalacji kablowych. Koryta instalacyjne na korytarzu zamontować pod sufitem. Gniazdka RJ45 zamontować bezpośrednio nad korytami w miejscach wygodnych do przyłączenia komputerów. Każdy kabel zakończyć według przyjętej sekwencji dla systemu Mod-Tap (T568B) na jednym końcu gniazdkiem RJ45 i oznakować, a drugi koniec zamontować w odpowiednim porcie krosownicy (patch panel) w punkcie dystrybucyjnym i oznakować. Kable między piętrami prowadzić w miejscu oznaczonym przepustem w korytach instalacyjnych, które należy zamontować na ścianie klatki schodowej.

Piętro I

Od miejsca przepustu z parteru zainstalować kable UTP w korytach instalacyjnych nad podłogą, jeśli jest to ściana okienna poniżej kaloryferów. Koryta instalacyjne na korytarzu zamontować pod sufitem. Gniazdka RJ45 zamontować bezpośrednio nad korytami w miejscach wygodnych do przyłączenia komputerów. Każdy kabel zakończyć według przyjętej sekwencji dla systemu Mod-Tap (T568B) na jednym końcu gniazdkiem RJ45 i oznakować, a drugi koniec zamontować w odpowiednim porcie krosownicy (patch panel) w punkcie dystrybucyjnym i oznakować.

Piętro II

Od miejsca przepustu z parteru zainstalować kable UTP w korytach instalacyjnych nad podłogą. Koryta instalacyjne na korytarzu zamontować pod sufitem. Gniazdka RJ45 zamontować bezpośrednio nad korytami w miejscach wygodnych do przyłączenia komputerów. Każdy kabel zakończyć według przyjętej sekwencji dla systemu Mod-Tap (T568B) na jednym końcu gniazdkiem RJ45 i oznakować, a drugi koniec zamontować w odpowiednim porcie krosownicy (patch panel) w punkcie dystrybucyjnym i oznakować.

Budynek przemysłowy

Na II piętrze znajdują się dwa punkty dystrybucyjne PD2-2A i PD2-2B. Między nimi zostanie poprowadzony wielomodowy czterowłóknowy kabel światłowodowy. Kabel światłowodowy prowadzony będzie po wewnętrznych ścianach budynku nad drzwiami pierwszego piętra w rurce ochronnej. Od punktu dystrybucyjnego PD2-2A prowadzić kable UTP bezpośrednio piętro niżej 2xUTP oraz dwa piętra wyżej 6xUTP w korytach instalacji kablowych. Kable między tymi punktami dystrybucyjnymi przeprowadzić przepustami w podłodze, które należy wykonać z rur PCV f40. Od punktów dystrybucyjnych PD2-4A oraz PD2-1A zainstalować kable UTP w korytach instalacyjnych nad podłogą. Koryta instalacyjne na korytarzu zamontować pod sufitem. Gniazdka RJ45 zamontować bezpośrednio nad korytami w miejscach wygodnych do przyłączenia komputerów. Każdy kabel zakończyć według przyjętej sekwencji dla systemu Mod-Tap (T568B) na jednym końcu gniazdkiem RJ45 i oznakować, a drugi koniec zamontować w odpowiednim porcie krosownicy (patch panel) w punkcie dystrybucyjnym i oznakować.

Budynek dyrekcji

Od punktu dystrybucyjnego PD3-1 prowadzić kable w rurkach PCV f22 do punktów dystrybucyjnych PD3-2 i PD3-3. Do każdego punktu 2xUTP, także między PD3-2 i PD3-3 przeprowadzić 2xUTP. Od punktów dystrybucyjnych zainstalować kable UTP w korytach instalacyjnych nad podłogą. Koryta instalacyjne na korytarzu zamontować pod sufitem. Gniazdka RJ45 zamontować bezpośrednio nad korytami w miejscach wygodnych do przyłączenia komputerów. Każdy kabel zakończyć według przyjętej sekwencji dla systemu Mod-Tap (T568B) na jednym końcu gniazdkiem RJ45 i oznakować, a drugi koniec zamontować w odpowiednim porcie krosownicy (patch panel) w punkcie dystrybucyjnym i oznakować.

Zasady budowy modelu matematycznego

Matematyczny model niezawodnościowy jest to zbiór relacji matematycznych i występujących w nich wielkości, opisujący te stany oraz procesy decydujące o niesprawnościach obiektu rze­czywistego, które są uwzględnione przez model nominalny. Spo­sób tego matematycznego opisu powinien być taki, aby nadawał się do określenia poziomu niezawodności badanego obiektu, a ściślej – do wyznaczenia wybranych wskaźników niezawodności.

Do budowy modelu matematycznego przystępuje się po zgroma­dzeniu dalszych informacji o obiekcie, potrzebnych w tym eta­pie modelowania (p. rozdz. 4.1). Wiele innych informacji gro­madzi się również w trakcie tworzenia modelu matematycznego, gdyż wówczas precyzują się dalsze potrzeby w tym zakresie.

Tworzenie modelu matematycznego rozpoczyna się od podjęcia kilku wstępnych, ale istotnych decyzji, od których w dużym stopniu zależy postać matematyczna modelu niezawodnościowego [19]. Dotyczą one wyboru cech zdatności obiektu, jego miar niezawodności oraz metody przyszłych badań, przeprowadza­nych na tworzonym modelu.

Należy po pierwsze dokonać wyboru cech zdatności badanego obiektu. Jak wynika z definicji tych wielkości, podanej w rozdziale 3, na wybór ich mają wpływ przede wszyst­kim rodzaje zjawisk fizycznych uwzględnionych przez model no­minalny i możliwości łatwego zbudowania prostych relacji mate­matycznych, określających zależności tych cech od stanu tech­nicznego i od poziomu oddziaływań zewnętrznych (p. zależ­ność 4).

Po drugie należy dokonać wyboru najbardziej od­powiednich wskaźników służących do oceny niezawodności obiek­tu (np. funkcja niezawodności  R,  intensywność niesprawności l (wg PN – intensywność uszkodzeń [15], p. rozdz. 2), współ­czynnik gotowości Kg  itd.). Od rodzaju wybranego wskaźnika niezawodności zależy w pewnym stopniu matematyczna postać two­rzonego modelu niezawodnościowego, a także – jakość i ilość gromadzonych informacji o obiekcie i o jego eksploatacji. Spo­tykane w literaturze metody doboru wskaźników do oceny nieza­wodności konkretnych obiektów oparte są na ogół na ogólnej analizie charakterystyk konstrukcyjnych, sposobu eksploatacji, skutków niesprawności itd. oraz na intuicji. Te sposoby nie zaważę są zadowalające i mogą być przyczyną używania niepo­trzebnych lub niewłaściwych wskaźników, niewiele mówiących o wpływie niezawodności obiektu na efektywność jego eksploatowa­nia [25]. Znacznie lepszym sposobem jest dobieranie wskaźników niezawodności za pomocą odpowiednich szyfrów opra­cowanych na podstawie analizy wymienionych czynników.

Najbardziej właściwy dobór tych miar niezawodności powi­nien wynikać z potrzeb, a więc powinien być oparty na analizie matematycznego opisu kryterium globalnego służącego do oceny konstruowanego obiektu. Poziom niezawodności może być w naj­lepszym razie traktowany tylko jako kryterium cząstkowe oceny obiektu. Właściwie takim kryterium cząstkowym związanym z nie­zawodnością obiektu powinny być straty wywoływane niesprawnościami obiektu. Innymi kryteriami cząstkowymi, prócz tych strat, stosowanymi do oceny obiektu są na przykład takie cechy obiektu, jak: bezpieczeństwo, efektywność ekonomiczna, ciężar  itd.

Kryteriami globalnymi ujmującymi takie różne cechy obiektu może być efektywność globalna lub tzw. dobroć obiektu [25]. Podstawą wyboru potrzebnych wskaźników niezawod­ności jest w tym przypadku matematyczny opis zależności takiego kryterium globalnego od wielkości wyrażających poziom nie­zawodności. Te właśnie wielkości powinny spełniać rolę wskaź­ników niezawodności.

Natomiast dobór wskaźników niezawodności dla PK obiektu złożonego wynika bezpośrednio ze sposobu wyrażenia niezawodno­ści tego obiektu za pomocą niezawodności jego PK (p. dalsza część tekstu).

Po trzecie – określa się sposób wykorzystania niezawodnościowego modelu obiektu, tzn. określa się, czy bę­dzie on służył do analitycznych czy numerycznych (symulacyj­nych) badań niezawodności (p. rozdz. 5). W wielu przypadkach zależy od tego postać matematyczna modelu.

Po podjęciu tych przedstawionych powyżej decyzji przystę­puje się do szczegółowego opisu matematycznego tych informa­cji, które zawarte są w modelu nominalnym. W efekcie tych działań otrzymuje się zbiór relacji matematycznych, które w sposób szczegółowy wyrażają to co relacje matematyczne (2) – (5) ogólnej postaci modelu matematycznego przedstawionego w roz­dziale 3. W utworzonej w ten sposób szczegółowej postaci mode­lu matematycznego wyróżnić można kilka części odwzorowujących: a) początkowy stan techniczny obiektu, b) eksploatację systemu, w którego skład wchodzi badany obiekt; c) oddziaływa­nia zewnętrzne na obiekt; d) oddziaływania wewnętrzne (między elementami);  e) uogólnione wytężenia w poszczególnych PK; f) degradację stanu technicznego obiektu;  g) granicę obszaru. zdatności obiektu.

Część a) przedstawia początkowy stan techniczny eO . Część b) opisuje w sposób szczegółowy czynniki Za , Ot  i U (zadanie, stan otoczenia i sposób eksploatacji) przedstawione w rozdziale 3 przy prezentowaniu ogólnej postaci modelu. Część c) odpowiada relacji (2) ogólnie przedstawionej w roz­dziale 3. Części d)- f)  – to szczegółowe postacie relacji (3) i (4) z tego rozdziału. Część g) odpowiada relacji (5) z tego samego rozdziału.

Przedstawmy teraz krótko poszczególne części takiej szcze­gółowej postaci modelu matematycznego i opiszmy sposoby ich tworzenia.

a) Model początkowego stan technicznego obiektu jest to matematyczny opis stanu technicznego eO obiektu w chwili t = 0, ożyli początkowych własności geometrycznych, materia­łowych i innych konstrukcyjnych (np. naciągów wstępnych), istotnych z punktu widzenia niezawodności (p. rozdz. 3). W przypadku konkretnego obiektu istotne są te własności, któ­re mają wpływ na wielkości wybranych wcześniej cech zdatności l ich wartości granicznych. Jeśli największa liczba wielkości opisujących początkowy stan techniczny któregokolwiek PK wy­nosi  r,  a liczba PK wynosi m,  to informacje o początkowych własnościach pojedynczego egzemplarza obiektu można zgrupować w postaci następującej macierzy

 wykres                                                          (9)

gdzie  eOi1 , eOi2 ,…, eOir ,…  są wielkościami określającymi początkowe własności i-tego PK. Zbiór wielkości opisujących początkowy stan techniczny obiektu można przedstawić również i w innej formie.

Dla populacji obiektów wielkości te mają mniejsze lub większe rozproszenia losowe. Są one nieuniknione jako skutek procesu wytwarzania. Wpływ tych rozproszeń na wartości cech zdatności w wielu przypadkach jest istotny. Wówczas wyrazy ma­cierzy (9) są w ogólności realizacjami zmiennych losowych eOir . Jeśli wartość dystrybuanty  FOir (eOir) zmiennej loso­wej eOir wynosi pOir,  to odpowiedni wyraz macierzy (9) mo­że być traktowany jako funkcja odwrotna do tej dystrybuanty, czyli

eOir= FOir-1 (pOir)                                                                                           (10)

Do określenia takich wielkości jest więc potrzebna znajo­mość matematycznej postaci ich rozkładów oraz wartości odpo­wiednich parametrów.

Początkowe własności materiałowe PK obiektu (wytrzymałość doraźna, wytrzymałość na zmęczenie, granica plastyczności itd.) zależą od wielu czynników (skład chemiczny, warunki wy­topu, obróbka cieplna wlewków, technologia elementu, obróbka cieplna itd.), a wpływ na te własności każdego z nich nie jest dominujący. Dlatego rozkłady tych zmiennych losowych można zwykle aproksymować rozkładem normalnym (lub logarytmo-normalnym).

W wielu przypadkach również i początkowe własności geome­tryczne (promienie zaokrągleń w miejscach spiętrzenia naprę­żeń, luzy itd.) można zwykle aproksymować rozkładem normalnym.

Jeżeli w skład badanego obiektu wchodzą łożyska toczne, to model początkowego stanu technicznego powinien określać po­czątkowe nośności ruchowe (lub trwałości) tych łożysk, nośność i trwałość łożyska można traktować jako zmienne losowe. Wyniki badań wskazują, że trwałość łożyska tocznego można aproksymo­wać rozkładem Weibulla. W wymienionych pracach podane są matematyczne postacie rozkładów i wartości parame­trów odpowiednich zmiennych losowych, określone na podstawie badań eksperymentalnych.

Jednak w wielu przypadkach brakuje danych potrzebnych do probabilistycznego lub statystycznego opisu początkowych włas­ności obiektu. Wówczas można operować modelami hipotetycznymi, mniej dokładnymi, zbudowanymi na podstawie innych informacji, m.in. o matematycznych postaciach rozkładów podobnych wielko­ści, o okresach wartości niektórych wielkości, o wartościach tolerancji  itd.

Te własności obiektu, których rozproszenia losowe mają nieistotny wpływ na cechy zdatności i ich wartości graniczne, przyjmuje się w celu uproszczenia modelu za wielkości zdeter­minowane.

b) Model procesu eksploatacji jest to matematyczny opis cech charakteryzujących proces eksploatacji i uwzględnionych przez model nominalny (p. rozdz.2). W ogólnym przypadku jest to opis stochastyczny. Dane potrzebne do tego opisu mogą być opracowane na podstawie: badań eksploatacyjnych obiektów podobnych, na podstawie danych literaturowych, instrukcji użytkowania i obsługiwania obiektu badanego lub obiektów po­dobnych, na podstawie opinii ekspertów [12].

W ogólnym przypadku model procesu eksploatacji systemu, w którego skład wchodzi badany obiekt, to matematyczny opis poszczególnych elementów zadania Za ,  stanu otoczenia Ot  i sposobu eksploatacji U (p. rozdz. 4.2).

Jeśli więc elementy zadania Za oznaczyć symbolami EZa1 , EZa2 ,…, EZaz  gdzie  z  jest liczbą tych elementów, to w ogólnym przypadku opisem elementów zadania może być zbiór funkcji

FZa1(EZa1), FZa2(EZa2),…,FZaz(EZaz)                                                                 (11)

FZai,  jest tu symbolem odpowiedniej dystrybuanty lub czę­stości występowania.

Matematycznym opisem elementów EOt1 , EOt2 ,…, EOto stan otoczenia Ot  może być zbiór dystrybuant lub częstości występowania tych elementów, czyli

FOt1(EOt1), FOt2(EOt2),…, FOto(EOto)                                                         (12)

Matematyczny opis elementów sposobu eksploatacji U zacz­nijmy od opisu przebiegu procesu użytkowania, czyli kolejno­ści, liczb i czasów trwania różnych stanów użytkowania.  Stan użytkowania maszyny jest to zbiór ruchów, jednocześnie przez nią wykonywanych, w sposób istotny różniący się ze względu na kinematykę, a zwłaszcza ze względu na zewnętrzne oddziaływa­nia, od innych możliwych zbiorów ruchów (p. rozdz. 4.2).

[ciąg dalszy tej pracy nastąpi]

Projekt okablowania strukturalnego

Poniższy projekt zawiera rozbudowę okablowania sieci komputerowej ZAP S.A. Ostrów Wlkp.

Sieć w ZAP S.A . Ostrów Wlkp. pracuje w standardzie Ethernet i część w Fast Ethernet dając uniwersalne możliwości korzystania z zasobów i pozwalający w przyszłości korzystać z sieci komercyjnych np. Internet lub sieci miejskie.

Uwzględniając parametry techniczne, dostępność produktów na polskim rynku oraz zainstalowane już w istniejącej sieci elementy, w projekcie skorzystano z zastosowania akcesoriów okablowania strukturalnego systemu Mod-Tap dla połączeń miedzianych (kable, gniazdka, krosownice), akcesoriów techniki światłowodowej firmy Alcatel, szafek dystrybucyjnych firmy ASSMANN. W szafach krosowniczych będą zastosowane elementy pasywne systemu ModTap. Między każdym takim panelem planuje się zastosowanie panelu managementu o wysokości 1U, przewidzianego dla ułatwienia kabli patchowych. Architektura okablowania to topologia gwiazdy hierarchicznej. Sieć oparta na takim okablowaniu zapewnia:

  • separację segmentów sieci z największą niezawodnością okablowania na błędy i awarie,
  • łatwą mobilność komputerów i urządzeń komputerowych (np. drukarek) niezależnie od pomieszczeń bez zmian okablowania,
  • łatwą możliwość rozbudowy sieci i łączenia z innymi lokalnymi, miejskimi lub rozległymi sieciami komputerowymi,
  • możliwość przejścia, bazując na tym samym okablowaniu na większe prędkości transmisji dochodzące do 100Mbps,
  • zintegrowania innych usług teleinformatycznych za pomocą tej samej sieci okablowania.