Niezawodność, trwałość i eksploatacja obiektów

stacjonarne

I stopnia

obowiązkowy

W 26/x; C 16/+; L 14/z; P 10/+; S 10/z; Razem - 76

Matematyka / ma elementarną wiedzę w zakresie statystyki i rachunku prawdopodobieństwa.

Fizyka / ma elementarną wiedzę w zakresie zrozumienia podstawowych zjawisk fizycznych występujących w elementach i układach mechatronicznych oraz w ich otoczeniu.

Mechanika / ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie mechaniki.

Podstawy konstrukcji maszyn / ma podstawową wiedzę dotyczącą konstrukcji maszyn wykorzystywanych w układach mechatronicznych.

Podstawy automatyki i robotyki / ma uporządkowaną wiedzę z automatyki wraz z elementami robotyki.

Nauka o materiałach / ma elementarną wiedzę w zakresie budowy materiałów.

Inżynieria wytwarzania / ma elementarną wiedzę w zakresie wytwarzania elementów mechatronicznych.

semestr V / Mechatronika /Techniki komputerowe w mechatronice

dr inż. Zdzisław IDZIASZEK

Aktywność / Obciążenie studenta w godz.

Udział w wykładach / 26

Samodzielne studiowanie tematyki wykładów i przygotowanie do zaliczenia/egzaminu / 15

Udział w ćwiczeniach / 16

Samodzielne przygotowanie się do ćwiczeń / 16

Udział w laboratoriach / 14

Samodzielne przygotowanie się do laboratorium / 28

Udział w zajęciach projektowych / 10

Samodzielna realizacja projektu / 40

Udział w zajęciach seminaryjnych / 10

Samodzielna realizacja wystąpień seminaryjnych / 30

Udział w konsultacjach / 6

Udział w egzaminie / 2

Sumaryczne obciążenie pracą studenta [godz] / 213

Sumaryczne obciążenie pracą studenta [pkt ECTS] / 6

Zajęcia z udziałem nauczyciela [godz] / 84

Zajęcia z udziałem nauczyciela [pkt ECTS] / 2,5

Zajęcia o charakterze praktycznym [godz] / 92

Zajęcia o charakterze praktycznym [pkt ECTS] / 3

Pojęcia podstawowe. Charakterystyka obiektów. Podstawowe zagadnienia trwałościowe. Podstawowe zagadnienia niezawodnościowe. Optymalizacja struktury niezawodnościowej obiektu. Odnowa obiektu. Eksploatacja obiektów. Wpływ warunków eksploatacji na niezawodność obiektów. Badania trwałości i niezawodności obiektów. Aktywne zwiększanie niezawodności. Systemowe kształtowanie niezawodności. Czynnik ludzki w analizie niezawodności. Obliczenia niezawodności i trwałości. Projekt analizy niezawodnościowej wybranego obiektu. Projekt modernizacji eksploatacji ze strategii wg planowanej profilaktyki na strategię wg stanu technicznego.

Wykład /ustny przekaz wiedzy z wykorzystaniem środków wizualnych: tablicy i prezentacji multimedialnych

1.Pojęcia podstawowe. / 2

Niepewność, prawdopodobieństwo i rozmytość. Obiekt. Jakość urządzeń i systemów mechatronicznych. Wskaźniki jakości: niezawodność, trwałość, gotowość i bezpieczeństwo.

2. Charakterystyka obiektów. / 2

Cykl życia urządzeń i systemów mechatronicznych. Formułowanie wymagań na obiekt. Klasyfikacja obiektów w aspekcie niezawodności, trwałości i gotowości. Procesy starzenia obiektów. Modele fizyczne, funkcjonalne, strukturalne i niezawodnościowe obiektów. Demonstratory technologii.

3. Podstawowe zagadnienia trwałościowe. /2

Opis trwałości poprzez graniczną wartość parametrów obiektu. Czynniki wpływające na zmianę trwałości. Modele procesu zużycia i powstawania uszkodzeń. Modele matematyczne rozkładu trwałości obiektów i ich elementów. Metody badań trwałościowych.

4. Podstawowe zagadnienia niezawodnościowe. / 4

Stany zdatności i niezdatności obiektów. Miary niezawodności obiektów nieodnawialnych i odnawialnych. Wskaźniki niezawodności obiektów. Wykładnicze prawo niezawodności. Estymacja wskaźników niezawodności.

5. Optymalizacja struktury niezawodnościowej obiektu. / 2

Podstawowe struktury niezawodnościowe. Modelowanie wskaźników dla obiektów nieodnawianych o strukturze szeregowej. Analiza drzewa niezdatności (FTA). Badanie wybranych struktur niezawodnościowych.

6. Odnowa obiektu. / 2

Odnowa a naprawialność. Wpływ odnowy na niezawodność. Organizacja zaopatrzenia w elementy zapasowe. Obliczenia zapasów części i ich uzupełniania.

7. Eksploatacja obiektów. / 4 - Piechna

Przedmiot i zadania eksploatacji. Użytkowanie a obsługiwanie obiektów. Strategie eksploatacji dla urządzeń i systemów. Charakterystyka wymagań organizacyjno-technicznych. Kontrola stanu, zbieranie i analiza danych. Przeglądy profilaktyczne.

8. Wpływ warunków eksploatacji na niezawodność obiektów. / 2 - Piechna

Warunki eksploatacji. Uszkodzenia urządzeń w toku eksploatacji. Wpływ warunków eksploatacji na uszkodzenia elementów i urządzeń. Sposoby zabezpieczania się przed pojawianiem się niebezpiecznych uszkodzeń w cyklu życia obiektu

9. Badania trwałości i niezawodności obiektów. / 2

Ogólna charakterystyka badań. Planowanie badań. Metody nieparametryczne i parametryczne. Metody badań przyspieszonych.

10. Aktywne zwiększanie niezawodności. / 2

Zwiększanie niezawodności na etapie projektowania. Ekonomiczne aspekty zwiększania/zmniejszania niezawodności. Stosowanie nadmiarowości. Układy przeciwdestrukcyjne. Sposoby śledzenia bieżącego stanu zdatności.

11. Czynnik ludzki w analizie niezawodności. / 2

Własności operatora. Działanie operatora w deficycie czasu i informacji. Niezawodność sprzężenia człowiek-obiekt/maszyna. Bezpieczeństwo obiektów. Efektywność obiektów. Gotowość obiektów.

Ćwiczenia / opracowanie pisemne wydanych tematów; w grupie lub pojedynczo; przy konsultacji prowadzącego

1. Opracowywanie modeli funkcjonalnych, strukturalnych i stanów zdatności obiektu. Analiza drzewa niezdatności (FTA) obiektu. / 4

2. Obliczenia wskaźników i charakterystyk niezawodności obiektów nieodnawialnych. / 4

3. Optymalizacja struktury niezawodnościowej obiektu./2

4. Probabilistyczne metody charakteryzowania procesu eksploatacji obiektów technicznych. / 4 - Piechna

5. Określanie katalogu części zamiennych i zapasu magazynowego dla obiektu. / 2

Ćwiczenia laboratoryjne / praktyczna realizacja pomiarów z wykorzystaniem stanowisk laboratoryjnych; opracowanie wyników i opracowanie wniosków

1. Nieniszczące badania obiektów -defektoskopia penetracyjna, magnetyczna i ultradźwiękowa. / 4 - Grązka

2. Badanie zużycia przez tarcie różnych materiałów. / 2 - Płatek

3. Badania charakterystyki sprężyny wielodrutowej. / 2 - Idziaszek

4. Badanie zmęczeniowe w funkcji obciążeń oraz analiza i ocena złomów zmęczeniowych./ 4 godziny- Idziaszek

5. Przyspieszone badania trwałościowe izolacji elektrycznych. / 2 - Idziaszek

Projekt / opracowanie grupowe (2-3 osoby w grupie) zadania w formie papierowej i elektronicznej z wykorzystaniem wiedzy z wykładów i ćwiczeń

I. Projekt analizy niezawodnościowej wybranego obiektu mechatronicznego.

1. Opracowanie: modelu funkcjonalnego, modelu strukturalnego, struktury niezawodnościowej, wymagań trwałościowych. / 2

2. Wykonanie analizy drzewa niezdatności (FTA) dla obiektu. /1

3. Analiza:

A). Sformułowanie kryteriów analizy.

B). Dobór struktury niezawodnościowej lub elementów/podzespołów o odpowiedniej niezawodności wg sformułowanych kryteriów. /2

II. Projekt eksploatacji wybranego obiektu mechatronicznego.

4. Analiza możliwości eksploatacji obiektu wg stanu technicznego (z uzasadnieniem):

a) analiza stosowanych strategii w wybranym obiekcie

b) niezbędne założenia projektowe systemu eksploatacji wg stanu: m in; kwalifikacje użytkowników, wymagane kompetencje obsługowe, maksymalne normy użytkowania, wymagany poziom niezawodności dla czasu lub liczby cykli pracy, wymagana trwałość (czas lub liczba cykli pracy), sposób wycofania z eksploatacji. /2

5. Projekt systemu eksploatacji obiektu wg stanu technicznego:

A). Opracowanie systemu zbierania danych w systemie eksploatacji na potrzeby sterowania stanem technicznym obiektu.

B). Projekt instrukcji eksploatacyjnej dla obiektu. /2

III. Dokumentacja projektowa.

Opracowanie sprawozdania z zrealizowanego projektu. /1

Seminarium / prezentacja multimedialna opracowanych tematów i dyskusja ich treści

1. Algorytm funkcjonowania wybranego obiektu mechatronicznego (wskazanie etapów krytycznych). / 2

2. Struktura przestrzenna wybranego obiektu mechatronicznego (wskazanie miejsc krytycznych ze względu na wybrane zagrożenia np. temperatura, zwarcia itp.). / 2

3. Struktura niezawodnościowa wybranego obiektu mechatronicznego (wskazanie miejsc krytycznych ze względu na najniższe wartości niezawodności, nieopłacalność zwiększania niezawodności danego elementu itp.). / 2

4. Plan procesu eksploatacji wybranego obiektu mechatronicznego wg prac profilaktycznych z wykorzystaniem mapy myśli (Mind Mapping). / 2

5. Plan procesu eksploatacji wybranego obiektu mechatronicznego wg stanu technicznego z wykorzystaniem mapy myśli (Mind Mapping). / 2

podstawowa:

Zdzisław Idziaszek, Niezawodność, trwałość i eksploatacja obiektów, Udostępnione materiały do wykładów.

Lesław Będkowski, Tadeusz Dąbrowski, Podstawy eksploatacji Część II Podstawy niezawodności eksploatacyjnej, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa, 2006.

Jan Bucior, Podstawy teorii i inżynierii niezawodności, Rzeszów 2004.

uzupełniająca:

Krystyna Ważyńska-Fiok, Jerzy Jaźwiński, Niezawodność systemów technicznych, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1990.

E. Fidelis i inni, Matematyczne podstawy oceny niezawodności, Państwowe wydawnictwo naukowe, Warszawa 1966, W formie cyfrowej :13 Mar 2008.

Rafał Stocki, Analiza niezawodności i optymalizacja odpornościowa złożonych konstrukcji i procesów technologicznych, Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, Warszawa 2010.

Leszek Chybowski, Zastosowanie analizy drzewa niezdatności do oceny pracy wybranych systemów siłowni okrętowej promu pasażerskiego, Akademia Morska w Szczecinie, Szczecin, Polska, www.chybowski.eu/II-15.pdf.‎

Marian Sztarski, Niezawodność i eksploatacja urządzeń elektronicznych, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa 1972.

W1 / Ma elementarną wiedzę na temat cyklu życia urządzeń i systemów mechatronicznych / K_W15

W2 / Ma podstawową wiedzę o sposobach uwzględniania na etapie projektowania: podstawowych wskaźników jakości urządzeń i systemów mechatronicznych takich jak niezawodność, trwałość, gotowość i bezpieczeństwo oraz strategii eksploatacji. / K_W16

W3 / Ma elementarną wiedzę dotyczącą obszarów zastosowania wskaźników niezawodności, trwałości, gotowości i bezpieczeństwa w procesie projektowania, wytwarzania i eksploatacji. / K_W09

U1 / Potrafi stosować aparat matematyczny do obliczania wskaźników niezawodności, trwałości, gotowości i bezpieczeństwa dla prostych układów technicznych. / K_U07

U2 / Umie dobrać strategię eksploatacji do danego typu obiektu mechatronicznego. / K_U24

U3 / Potrafi dostrzegać aspekty techniczne i nietechniczne przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich. / K_U25

Przedmiot zaliczany jest na podstawie egzaminu. Egzamin jest realizowany dwuetapowo: I etap: w formie pisemnego testu sprawdzającego z zadaniami zamkniętymi i otwartymi; II etap: w formie ustnej wypowiedzi na trzy wylosowane pytania.

Do egzaminu dopuszcza się po uzyskaniu pozytywnych ocen z ćwiczeń i projektu oraz uzyskaniu zaliczenia z laboratorium i seminariów.

Ocena końcowa z przedmiotu wystawiana jest jako średnia ważona z ocen z egzaminu testowego i ustnego (50%) oraz ocen z ćwiczeń (15%) i projektu (35%).

Efekt W1 sprawdzany jest na zaliczeniu ćwiczeń, projektu i na teście egzaminacyjnym.

Efekt W2 sprawdzany jest na seminarium i podczas sprawdzania wiedzy teoretycznej przed ćwiczeniami laboratoryjnymi oraz na egzaminie ustnym.

Efekt W3 sprawdzany jest na seminarium i na teście egzaminacyjnym.

Efekt U1 sprawdzany jest na zaliczeniu ćwiczeń, projektu i na teście egzaminacyjnym. 5,0 (bdb) - Student potrafi samodzielnie zastosować aparat matematyczny do wyliczania wskaźników niezawodnościowych i trwałościowych w realizacji projektu obiektu i jego procesu eksploatacji z wykorzystaniem wzorów i narzędzi obliczeniowych i w trakcie realizacji ćwiczeń. Wykazuje się bardzo dobrą wiedzą w tym zakresie na teście egzaminacyjnym. Aktywnie uczestniczy w ćwiczeniach. 4,0 (db) - Student potrafi stosować (po konsultacjach) aparat matematyczny do wyliczania wskaźników niezawodnościowych i trwałościowych obiektu i jego procesu eksploatacji z wykorzystaniem wzorów i narzędzi obliczeniowych w realizacji projektu obiektu i jego procesu eksploatacji i w trakcie realizacji ćwiczeń. Wykazuje się dobrą wiedzą w tym zakresie na teście egzaminacyjnym. 3,0 (dst) - Student potrafi stosować aparat matematyczny do wyliczania wskaźników niezawodnościowych i trwałościowych w realizacji projektu obiektu i jego procesu eksploatacji z wykorzystaniem wzorów i narzędzi obliczeniowych.

Wykazuje się dostateczną wiedzą w tym zakresie na teście egzaminacyjnym.

Efekt U2 sprawdzany jest na teście egzaminacyjnym, zaliczeniu laboratoriów, projektu i podczas sprawdzania wiedzy teoretycznej przed ćwiczeniami laboratoryjnymi. 5,0 (bdb) - Student potrafi zdefiniować większość terminów stosowanych w eksploatacji oraz omówić na przykładach stosowane strategie eksploatacji. Student potrafi scharakteryzować typowe procesy eksploatacji oraz omówić główne ich elementy. Student potrafi obliczać wskaźniki eksploatacyjne dla danych teoretycznych i empirycznych. Aktywnie uczestniczy w zajęciach. 4,0 (db) - Student potrafi zdefiniować większość terminów stosowanych w eksploatacji oraz omówić na przykładach stosowane strategie eksploatacji. Student potrafi scharakteryzować typowe procesy eksploatacji oraz omówić główne ich elementy. Aktywnie uczestniczy w zajęciach. 3,0 (dst) - Student potrafi zdefiniować większość terminów stosowanych w eksploatacji oraz omówić na przykładach stosowane strategie eksploatacji. Student potrafi scharakteryzować typowe procesy eksploatacji oraz omówić główne ich elementy.

Efekt U3 sprawdzany jest na zaliczeniu projektu i seminarium oraz na egzaminie ustnym. 5,0 (bdb) - Student potrafi podać przykłady wpływu technicznych i nietechnicznych aspektów na niezawodność i trwałość obiektu w kontekście bezpieczeństwa i efektywności realizowania zadań. Potrafi uzasadnić zastosowanie wybranych kryteriów technicznych i nietechnicznych w projekcie. Aktywnie uczestniczy w seminarium. 4,0 (db) - Student potrafi podać przykłady wpływu technicznych i nietechnicznych aspektów na niezawodność i trwałość obiektu w kontekście bezpieczeństwa i efektywności realizowania zadań. Potrafi zastosować wybrane kryteria techniczne i nietechniczne w projekcie. 3,0 (dst) - Student potrafi podać przykłady wpływu technicznych i nietechnicznych aspektów na niezawodność i trwałość obiektu w kontekście bezpieczeństwa i efektywności realizowania zadań.