Niezawodność, trwałość i eksploatacja obiektów

stacjonarne

I stopnia

obowiązkowy

W 26/x, C 24/+, L 20/z, P 10/+, S 10/z; razem: 90 godz., 6 pkt ECTS

Matematyka 3 / Ma wiedzę obejmującą algebrę, analizę, probabilistykę niezbędne do opisu i analizy działania układów, urządzeń i systemów mechatronicznych.

Nauka o materiałach / Zasady właściwego doboru materiałów i ich wpływ na bezpieczeństwo w eksploatacji maszyn i urządzeń technicznych.

Mechanika / Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie mechaniki obejmującą: statykę, podstawy wytrzymałości materiałów, kinematykę, dynamikę, podstawy teorii drgań, mechanikę płynów, pozwalającą rozwiązywać typowe zagadnienia inżynierskie przy projektowaniu, wytwarzaniu i eksploatacji urządzeń mechatronicznych.

Wprowadzenie do mechatroniki / Ma uporządkowaną wiedzę w zakresie architektury komputerów, algorytmizacji, metodyki i techniki programowania oraz budowy baz danych. Potrafi projektować i analizować proste układy i systemy elektroniczne, w tym proste systemy cyfrowego przetwarzania sygnałów.

Elektrotechnika i elektronika II / Ma uporządkowaną i podbudowaną wiedzę teoretyczną w zakresie elektrotechniki, elektroniki analogowej i cyfrowej umożliwiającą włączenie elementów oraz układów elektrycznych i elektronicznych do układu, urządzenia lub systemu mechatronicznego.

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

semestr piąty / Mechatronika / Techniki komputerowe w mechatronice

dr inż. Zdzisław Idziaszek

aktywność / obciążenie studenta w godz.

1. Udział w wykładach / 26

2. Udział w laboratoriach / 20

3. Udział w ćwiczeniach / 24

4. Udział w seminariach / 10

5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 5

6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów/ 12

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 12

8. Samodzielne przygotowanie do seminarium / 6

9. Realizacja projektu (pod kierunkiem nauczyciela) / 10

10. Samodzielna realizacja projektu / 10

11. Udział w konsultacjach / 28

12. Przygotowanie do egzaminu / 15

13. Przygotowanie do zaliczenia / 0

14. Udział w egzaminie / 2

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 180 godz./ 6 pkt. ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli: 120 godz. / 4 ECTS

Zajęcia powiązane z działalnością naukową 5 ECTS

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 / metoda werbalno-wizualna z wykorzystaniem nowoczesnych technik multimedialnych

1. Pojęcia podstawowe. / 2

Niepewność, prawdopodobieństwo, rozmytość. Obiekt mechatroniczny i wskaźniki jego jakości: niezawodność, trwałość, żywotność, gotowość, efektywność, podatność użytkową i obsługową oraz bezpieczeństwo.

2. Charakterystyka obiektów. / 2

Klasyfikacja obiektów w aspekcie niezawodności, trwałości i gotowości. Charakterystyka cyklu życia obiektu mechatronicznego. Formułowanie wymagań na obiekt. Modele fizyczne, funkcjonalne, strukturalne i niezawodnościowe obiektów. Demonstrator technologii.

3. Podstawowe zagadnienia trwałościowe. /2

Procesy zużywania roboczego i starzeniowego obiektów. Wyznaczanie trwałości z wyników badań żywotnościowych obiektu. Czynniki wpływające na zmianę trwałości. Modele procesu zużycia i powstawania uszkodzeń. Model niezawodnościowo-trwałościowy obiektu.

4. Podstawowe zagadnienia niezawodnościowe. / 4

Stany zdatności i niezdatności obiektów. Miary i wskaźniki niezawodności obiektów nieodnawialnych i odnawialnych. Wykładnicze prawo niezawodności.

5. Optymalizacja struktury niezawodnościowej obiektu. / 2

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

6. Odnowa obiektu. / 2

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

7. Badania trwałości i niezawodności obiektów. / 2

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

8. Aktywne zwiększanie niezawodności. / 2

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

9. Czynnik ludzki w analizie niezawodności. / 2

Własności operatora. Działanie operatora w deficycie czasu i informacji. Niezawodność sprzężenia człowiek-obiekt/maszyna. Podstawowe problemy z bezpieczeństwa, efektywności i gotowości obiektów.

10. Eksploatacja obiektów. / 4 – S.P. 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.

11. Wpływ warunków eksploatacji na niezawodność obiektów. / 2 – S.P.

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.

Ćwiczenia / metoda werbalno-praktyczna

1. Charakterystyka obiektu mechatronicznego. / 6

Wybór i charakterystyka stanów zdatności obiektu mechatronicznego. Opracowy-wanie modeli funkcjonalnych, strukturalnych i struktury niezawodnościowej obiektu mechatronicznego. Opracowanie drzewa niezdatności (FTA).

2. Zastosowania modelu niezawodnościowo-trwałościowego. / 4

Opracowanie modelu niezawodnościowo-trwałościowego obiektu mechatronicznego i na jego podstawie wyznaczanie okresu gwarancyjnego, wymian profilaktycznych, trwałości resztkowej i całkowitej obiektu mechatronicznego dla wymaganej niezawodności.

3. Analiza niezawodnościowa obiektu mechatronicznego. / 6

Obliczenia wskaźników i charakterystyk niezawodności elementów nieodnawialnych i odnawialnych obiektu mechatronicznego. Budowa i optymalizacja struktury niezawodnościowej obiektu mechatronicznego.

4. Analiza eksploatacyjna obiektu mechatronicznego. / 8 – S.P.

Opracowanie tabeli zawierającą porównywanie eksploatacji wg prac profilaktycznych, wg stanu technicznego i wg niezawodności. Opracowanie katalogu części zamiennych i zapasu magazynowego dla prac profilaktycznych .

Laboratorium / metoda werbalno-praktyczna z wykorzystaniem komputerów

1. Nieniszczące badania elementów obiektów mechatronicznych. / 4 - M.G.

Zapoznanie z nieniszczącymi badaniami elementów obiektów mechatronicznych z wykorzystaniem defektoskopii penetracyjnej, magnetycznej i ultradźwiękowej.

2. Badanie zużycia powierzchni kinematycznych przez tarcie. / 2 – P.D.

Pomiar wartości zużycia przez tarcie próbek różnych materiałów w funkcji czasu

i obciążenia .

3. Badania charakterystyki statycznej sprężyny wielodrutowej. / 2

Zdjęcie charakterystyki statycznej sprężyny wielodrutowej w jej ruchu ściskanym i rozprężanym oraz porównanie do wzorcowej nowej i zużytej. Analiza możliwości roboczych sprężyny.

4. Badania dynamiczne układu mechanicznego. / 4 – P.M.

Badanie dynamiki układu napędzanego pneumatycznym układem z sprężystym akumulatorem energii do podawania elementów specjalnego przeznaczenia do określonego miejsca. Symulowanie dodatkowych obciążeń masowych i tarciowych oraz rejestracja parametrów dynamicznych ruchu układu.

4. Uzyskiwanie i analiza złomów zmęczeniowych dla znormalizowanych próbek materiałowych. / 4

Badanie zmęczeniowe funkcji określonej charakterystyki obciążeń gnących do uzyskania złomu zmęczeniowego. Analiza złomów zmęczeniowych z wykorzystaniem oprogramowaniu NIS Elements F.

5. Przyspieszone badania trwałościowe izolacji elektrycznych. / 2 – P.M.

Pokazowe badania (z pomiarem parametrów) skutków przeciążeń napięciowych, temperaturowych oraz praktyczny pokaz sposobów zabezpieczania się przed nimi.

6. Badania łożysk. / 2

Badania wpływu wartości zadawanych obciążeń (tarciowych) na nagrzewanie się łożysk.

Projekt / metoda werbalno-praktyczna z wykorzystaniem komputerów oraz urządzeń prezentacyjnych

Opracowanie podstawowych wymagań niezawodnościowo-trwałościowych i eksploatacyjnych dla obiektu mechatronicznego.

1. Opracowanie kryteriów niezawodnościowo-trwałościowych i eksploatacyjnych na obiekt mechatroniczny. /2

2. Opracowanie wymagań funkcjonalnych, strukturalnych i niezawodnościowych obiektu mechatronicznego. / 2

3. Opracowanie optymalnej kosztowo struktury niezawodnościowej obiektu poprzez dobór niezawodności i liczby jego elementów/podzespołów składowych. /2

4. Projekt wykazu elementów obsługiwanych wg niezawodności, wg profilaktyki i wg stanu technicznego. /2

5. Projekt dokumentacji eksploatacyjnej dla obiektu. /2

Seminarium / metoda werbalno-praktyczna z wykorzystaniem komputerów oraz urządzeń prezentacyjnych

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

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

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

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

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

podstawowa:

1. Zdzisław Idziaszek, Niezawodność, trwałość i eksploatacja obiektów, Udostępnione materiały w trakcie zajęć wykładowych.

2. Zdzisław Idziaszek, Norbert Grzesik, Object characteristics deterioration effect on task realizability – outline method of estimation and prognosis. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2014; 16 (3): 433–44.

3. Idziaszek Z. Method of analysis of productivity with an innovative model of the working capability of the object in the body (C) for the new resource allocation on inherent and non-inherent. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2018; 20 (4): 671–681, http://dx.doi.org/10.17531/ein.2018.4.18.

4. Zdzisław Idziaszek, An Ordnance Reliability and Life Model for the Estimation of the Component Kits in Preventive Replacement in Terms of Production and Operating Costs, Problems of Mechatronics. Armament, Aviation, Safety Engineering 2019; 10 (2): 103-130, https://promechjournal.pl/resources/html/cms/MAINPAGE.

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

uzupełniająca:

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

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

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

9. 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.‎

Symbol i nr efektu modułu / efekt kształcenia / odniesienie do efektu kierunkowego

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

U1 - potrafi opracować dokumentację dotyczącą realizacji zadania inżynierskiego i przygotować tekst zawierający omówienie wyników realizacji tego zadania / K_U03

U2 - potrafi przygotować notatkę i przedstawić krótką prezentację poświęconą realizacji zadania inżynierskiego / K_U04

U3 - potrafi przeprowadzić analizę pracy oraz krytycznie ocenić funkcjonowanie elementu oraz zaplanować proces testowania elementu, układu, prostego systemu w celu ustalenia ich charakterystyk lub wykrycia błędów / K_U20

U4 - potrafi identyfikować i interpretować podstawowe zjawiska i procesy społeczne, humanistyczne i prawne w zakresie dyscyplin naukowych właściwych dla kierunku studiów / K_U24

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: egzaminu z oceną.

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: zaliczenia z oceną.

Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: zaliczenia bez oceny.

Projekt zaliczany jest na podstawie: zaliczenia z oceną.

Seminaria zaliczane są na podstawie: zaliczenia bez oceny.

Warunkiem niezbędnym przystąpienia do egzaminu i wystawienia oceny pozytywnej z przedmiotu jest uzyskanie zaliczenia z laboratorium, zaliczenia z seminarium, zaliczenia ćwiczeń na ocenę pozytywną, zaliczenia projektu na ocenę pozytywną. Ocena końcowa jest ważoną z ocen pisemnego egzaminu z wagą 0,5, ćwiczeń z wagą 0,25 i projektu 0,25.

Osiągnięcie efektów W1, W2 sprawdzane jest: na pisemnym egzaminie oraz na ćwiczeniach.

Osiągnięcie efektów U1 i U2 sprawdzane jest w trakcie sprawdzania przygotowania do ćwiczeń, realizacji ćwiczeń laboratoryjnych i seminarium.

Osiągnięcie efektu U3 i U4 sprawdzane jest w trakcie realizacji grupowego projektu opracowania podstawowych wymagań niezawodnościowo-trwałościowych i eksploatacyjnych dla obiektu mechatronicznego.

Ocenę bardzo dobrą otrzymuje student, którego średnia ważona z ocen wynosi min. 4,70 oraz który posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane efektami kształcenia, a ponadto wykazuje zainteresowanie przedmiotem, w sposób twórczy podchodzi do powierzonych zadań i wykazuje się samodzielnością w zdobywaniu wiedzy i umiejętności.

Ocenę dobrą plus otrzymuje student, którego średnia ważona z ocen wynosi min. 4,30 oraz który posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane efektami kształcenia,

a ponadto wykazuje zainteresowanie przedmiotem, w sposób twórczy podchodzi

do powierzonych zadań i wykazuje się samodzielnością w zdobywaniu wiedzy

i umiejętności.

Ocenę dobrą otrzymuje student, którego średnia ważona z ocen wynosi

min. 3,80 oraz który posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane programem nauczania w stopniu dobrym. Potrafi rozwiązywać zadania i problemy

o średnim stopniu trudności.

Ocenę dostateczną plus otrzymuje student, którego średnia ważona z ocen wynosi min. 3,30 oraz który posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane programem nauczania w stopniu dość dobrym. Potrafi rozwiązywać zadania i problemy o średnim stopniu trudności.

Ocenę dostateczną otrzymuje student, którego średnia ważona z ocen wynosi min.3.00, oraz który posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane programem nauczania w stopniu dostatecznym. Samodzielnie rozwiązuje zadania i problemy

o niskim stopniu trudności. W jego wiedzy i umiejętnościach zauważalne są luki, które potrafi jednak uzupełnić pod kierunkiem nauczyciela.

Ocenę niedostateczną otrzymuje student, który nie ma zaliczonych wszystkich efektów kształcenia lub który nie spełnia przedstawionych powyżej wymogów.

nie dotyczy