Niezawodność i trwałość obiektów

"Z A T W I E R D Z A M”
………………………………………………
Prof. dr hab. inż. Radosław TRĘBIŃSKI
Dziekan Wydziału Mechatroniki i Lotnictwa
Warszawa, dnia ..........................
SYLABUS PRZEDMIOTU
NAZWA PRZEDMIOTU:
Niezawodność, trwałość i eksploatacja obiektów
Wersja anglojęzyczna:
Reliability, durability and maintenance objects
Kod przedmiotu:
WMLAKCSI-Nteo; WMLAKCNI- Nteo
Podstawowa jednostka organizacyjna (PJO):
Wydział Mechatroniki i Lotnictwa
(prowadząca kierunek studiów)
Kierunek studiów:
Mechatronika
Specjalność:
Techniki komputerowe w mechatronice
Poziom studiów:
studia pierwszego stopnia
Forma studiów:
studia stacjonarne i niestacjonarne
Język prowadzenia:
polski
Sylabus ważny dla naborów od roku akademickiego: 2012/2013
1. REALIZACJA PRZEDMIOTU
dr inż. Zdzisław IDZIASZEK, dr inż. Paweł
PŁATEK, dr inż. Michał GRĄZKA, mgr inż. Marcin SARZYŃSKI
Osoby prowadzące zajęcia (koordynatorzy):
PJO/instytut/katedra/zakład: Wydział
Mechatroniki i Lotnictwa / Instytut Techniki
Uzbrojenia/ Zakład Wspomagania Projektowania, Wytwarzania i Eksploatacji
2. ROZLICZENIE GODZINOWE
a. Studia stacjonarne
semestr
forma zajęć, liczba godzin/rygor
(x – egzamin, + – zaliczenie na ocenę, z – zaliczenie bez oceny)
punkty
ECTS
razem
wykłady
ćwiczenia
laboratoria
projekt
seminarium
V
90
32
24
14
10
10
9
razem
90
32x
24+
14z
10+
10z
9
b. Studia niestacjonarne
semestr
forma zajęć, liczba godzin/rygor
(x egzamin, + zaliczenie na ocenę, z – zaliczenie bez oceny)
punkty
ECTS
razem
wykłady
ćwiczenia
laboratoria
projekt
seminarium
V
60
10
16
14
10
10
9
razem
60
10x
16+
14z
10+
10z
9
3. PRZEDMIOTY WPROWADZAJĄCE WRAZ Z WYMAGANIAMI WSTĘPNYMI

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.






4. ZAKŁADANE EFEKTY KSZTAŁCENIA
odniesienie
do efektów
kształcenia
dla kierunku
Efekty kształcenia
Student, który zaliczył przedmiot,
Symbol
W1
Ma podstawową wiedzę o wskaźnikach jakości urządzeń i systemów
mechatronicznych takich jak niezawodność, trwałość, gotowość i
bezpieczeństwo.
K_W16
W2
Ma elementarną wiedzę na temat cyklu życia urządzeń i systemów
mechatronicznych
K_W15
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 i opracować jego podstawowe założenia
eksploatacyjne.
K_U24
U3
Potrafi dostrzegać aspekty techniczne i nietechniczne przy
formułowaniu i rozwiazywaniu zadań inżynierskich.
K_U25
5. METODY DYDAKTYCZNE
Wykłady ilustrowane m.in. prezentacjami multimedialnymi oraz laboratoria w celu dostarczenia
wiedzy określonej efektami W1, W2 i W3.
Projekt analizy niezawodnościowo-trwałościowej wybranego obiektu w celu opanowania
umiejętności U1, U2 i U3.
Ćwiczenia, laboratoria i seminaria polegające na indywidualnym i grupowym rozwiązywaniu
zadań oraz prezentacji ich wyników w celu opanowania umiejętności U1, U2 i U3.



6. TREŚCI PROGRAMOWE
liczba godzin
Lp.
1.
temat/tematyka zajęć
wykł.
Pojęcia podstawowe
Niepewność, prawdopodobieństwo i rozmytość. Jakość
urządzeń i systemów mechatronicznych. Wskaźniki jakości:
niezawodność, trwałość, gotowość i bezpieczeństwo.
Podstawowe definicje i modele obiektów mechatronicznych.
Cykl życia obiektu. Narzędzia wspomagające proces
projektowania, wytwarzania i eksploatacji obiektów.
2
ćwic
z.
lab.
proj. semi
n.
1
1*
2
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Charakterystyka obiektów
Formułowanie wymagań na obiekt. Charakterystyka
typowych elementów obiektu. Klasyfikacja obiektów w
aspekcie niezawodności, trwałości i gotowości. Procesy
starzenia obiektów.
Modele wybranych obiektów.
Podstawowe zagadnienia trwałościowe
Opis trwałości poprzez pojęcie wartości granicznej
parametrów materiałowych i funkcjonalnych obiektu.
Modele procesu zużycia i powstawania uszkodzeń. Wpływ
na zmianę trwałości warunków użytkowania, czynników
środowiskowych, procesów starzenia i czynnika ludzkiego.
Przykładowe metody badań trwałościowych.
Modele matematyczne rozkładu trwałości obiektów i ich
elementów.
Inżynieria materiałowa w problematyce niezawodności
obiektów. Rola warstwy wierzchniej w kształtowaniu
niezawodności obiektów.
Podstawowe zagadnienia niezawodnościowe
Opis niezawodności poprzez stany zdatności i niezdatności
obiektów. Miary niezawodności obiektów nieodnawialnych
(nienaprawialnych) i obiektów odnawialnych
(naprawialnych)_przykłady obliczeniowe.
Wskaźniki niezawodności obiektów. Wskaźniki
niezawodności użytkowej i obsługowej.
Ocena empirycznych wskaźników niezawodności (a
posteriori _ na bazie danych z eksploatacji).
Ocena wskaźników niezawodności na etapie
przedeksploatacyjnym (a priori). Wykładnicze prawo
niezawodności. Wprowadzenie do problemów optymalizacji
niezawodnościowej.
Niezawodność systemów. Niezawodność obiektów
biotechnicznych. Zastosowanie informatyki w modelowaniu
niezawodności obiektu.
Analiza struktur niezawodnościowych obiektów
Podstawowe struktury niezawodnościowe. Modelowanie
wskaźników dla obiektów nieodnawianych o strukturze
szeregowej.
Analiza drzewa niezdatności (FTA). Badanie wybranych
struktur niezawodnościowych.
Eksploatacja obiektów
Przedmiot i zadania eksploatacji. Użytkowanie i obsługiwanie
obiektów. Strategie eksploatacji. Charakterystyka wymagań
organizacyjno-technicznych w poszczególnych strategiach.
Przeglądy profilaktyczne.
Lokalizacja uszkodzeń. Kontrola stanu. Prognozowanie
uszkodzeń. Przykładowe metody badań diagnostycznych.
Planowanie i nadzór procesu eksploatacji urządzeń
mechatronicznych.
Wpływ warunków eksploatacji na niezawodność
Warunki eksploatacji. Klasyfikacja uszkodzeń. Uszkodzenia
urządzeń w toku eksploatacji .Wpływ warunków eksploatacji
na uszkodzenia elementów i urządzeń. Transport i
magazynowanie. Proces zbierania i analizy danych
eksploatacyjnych.
Ocena wskaźników niezawodności urządzeń elektronicznych
w czasie magazynowania i transportu przy wykładniczym
prawie niezawodności.
3
2*
2
2
1
1
4
1*
1*
2/1*
4*
2
2
1*
1*
2*
2
2
2
1*
2
1*
4
2*
2
2
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Odnowa urządzeń naprawialnych
Odnowa a naprawialność. Wpływ odnowy (naprawialności)
na niezawodność.
Organizacja i technologia napraw.
Organizacja zaopatrzenia w elementy zapasowe. Obliczenia
zapasów części i ich uzupełninia.
Badania niezawodności obiektów
Ogólna charakterystyka badań. Planowanie badań. Metody
nieparametryczne i parametryczne. Metody badań
przyspieszonych. Wykorzystanie wstępnej informacji w
badaniach niezawodności (metoda klasyczna, Bayesa).
Planowanie badań przy założonym rozkładzie trwałości.
Aspekty systemowe i pozasystemowe przy formułowaniu i
rozwiązywaniu zadań inżynierskich.
Badanie stabilności cech mierzalnych. Zbieranie informacji w
okresie eksploatacji obiektu.
Aktywne zwiększanie niezawodności
Na etapie projektowania: przyczyny niewłaściwego
projektowania, upraszczanie układów, układy
zabezpieczające przed uszkodzeniami, układy o
ograniczonych następstwach, rezerwowanie, wybór wartości
i elementów.
Ograniczanie zawodności w toku produkcji, transportu,
montażu/rozruchu i eksploatacji. Ekonomiczne aspekty
zwiększania/zmniejszania niezawodności.
Nadmiar parametryczny, funkcjonalny, wytrzymałościowy,
czasowy, informacyjny. Systemy przeciwdestrukcyjne.
System wspomagający operatora eksploatacji.
Kształtowanie niezawodności
Zasady odziaływania na niezawodność systemów.
Kształtowanie niezawodności obiektów podczas
konstruowania, wytwarzania i w fazie eksploatacji.
Metody oceny i prognozy wskaźników jakości obiektu:
eksperckie, metoda drzewa uszkodzeń, statystyczne,
probabilistyczne, logiki rozmytej.
System doradczy. Statystyczne modele zmian
niezawodności. Procedura kształtowania niezawodności
obiektów.
Czynnik ludzki w analizie niezawodności
Własności operatora. Działanie operatora w deficycie czasu i
informacji. Niezawodność sprzężenia człowiekobiekt/maszyna.
Model trwałościowo-niezawodnościowy oceny potencjalnych
możliwości systemu mechatronicznego uwzgledniającego
czynnik ludzki.
Wybrane dodatkowe kryteria oceny obiektów
Bezpieczeństwo obiektów. Efektywność obiektów. Gotowość
obiektów.
Obliczenia niezawodności i trwałości
Zasady statystycznej kontroli jakości. Zasady weryfikacji
hipotez statystycznych. Zasady estymacji.
Obliczenia wskaźników i charakterystyk niezawodności:
obiektów nienaprawialnych i obiektów naprawialnych.
Obliczanie niezawodności dla danej struktury. Obliczanie
nieuszkadzalności obiektów o różnych strukturach
niezawodnościowych.
Podstawy oceny wskaźników zawodności zasilania energią
4
2*
2
2
1*
1*
2
1*
1
1*
1
2
1*
1
1*
1
2*
1
2
2*
4
elektryczną. Analiza niezawodności wybranych elementów i
urządzeń w złożonym obiekcie.
14.
Szacowanie wskaźników niezawodności na podstawie
danych eksploatacyjnych
Zbieranie i analiza danych. Rejestracja i opis danych
statystycznych. Weryfikacja hipotezy o kształcie zmiennej
losowej T.
Zastosowanie estymacji punktowej i przedziałowej do
oszacowania wskaźników niezawodności.
Przykład statystycznego opracowania danych z eksploatacji
urządzeń naprawialnych.
1
2
2
2
Razem – studia stacjonarne
32
24
14
10
10
Razem – studia niestacjonarne
10
16
14
10
10
*zagadnienia realizowane indywidualnie przez studenta studiów niestacjonarnych
7. LITERATURA
podstawowa:
 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.
 Zdzisław Idziaszek, Niezawodność, trwałość i eksploatacja obiektów, Materiały do wykładów.
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.
8. SPOSOBY WERYFIKACJI ZAKŁADANYCH EFEKTÓW KSZTAŁCENIA
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 ocen z egzaminu testowego i egzaminu
ustnego.
Warunkiem koniecznym uzyskania zaliczenia z przedmiotu jest uzyskanie pozytywnych ocen
z wszystkich efektów kształcenia.
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.
5
Efekt U1 sprawdzany jest na zaliczeniu ćwiczeń, projektu i na teście egzaminacyjnym.
Ocena Opis umiejętności
Student potrafi samodzielnie zastosować aparat matematyczny do wyliczania wskaźników
niezawodnościowych i trwałościowych w realizacji projektu obiektu i jego procesu
5,0
eksploatacji z wykorzystaniem wzorów i narzędzi obliczeniowych i w trakcie realizacji
(bdb)
ćwiczeń. Wykazuje się bardzo dobrą wiedzą w tym zakresie na teście egzaminacyjnym.
Aktywnie uczestniczy w ćwiczeniach.
Student potrafi stosować (po konsultacjach) aparat matematyczny do wyliczania
wskaźników niezawodnościowych i trwałościowych obiektu i jego procesu eksploatacji z
4,0
wykorzystaniem wzorów i narzędzi obliczeniowych w realizacji projektu obiektu i jego
(db)
procesu eksploatacji i w trakcie realizacji ćwiczeń. Wykazuje się dobrą wiedzą w tym
zakresie na teście egzaminacyjnym.
Student potrafi stosować aparat matematyczny do wyliczania wskaźników
3,0
niezawodnościowych i trwałościowych w realizacji projektu obiektu i jego procesu
(dst)
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
Ocena Opis umiejętności
Student potrafi zdefiniować większość terminów stosowanych w eksploatacji oraz
omówić na przykładach stosowane strategie eksploatacji. Student potrafi
5,0
scharakteryzować typowe procesy eksploatacji oraz omówić główne ich elementy.
(bdb)
Student potrafi obliczać wskaźniki eksploatacyjne dla danych teoretycznych i
empirycznych. Aktywnie uczestniczy w zajęciach.
Student potrafi zdefiniować większość terminów stosowanych w eksploatacji oraz
4,0
omówić na przykładach stosowane strategie eksploatacji. Student potrafi
(db)
scharakteryzować typowe procesy eksploatacji oraz omówić główne ich elementy.
Aktywnie uczestniczy w zajęciach.
Student potrafi zdefiniować większość terminów stosowanych w eksploatacji oraz
3,0
omówić na przykładach stosowane strategie eksploatacji. Student potrafi
(dst)
scharakteryzować typowe procesy eksploatacji oraz omówić główne ich elementy.
Efekt U3 sprawdzany jest na zaliczeniu projektu i seminarium oraz na egzaminie ustnym.
Ocena Opis umiejętności
Student potrafi podać przykłady wpływu technicznych i nietechnicznych aspektów na
5,0
niezawodność i trwałość obiektu w kontekście bezpieczeństwa i efektywności
(bdb)
realizowania zadań. Potrafi uzasadnić zastosowanie wybranych kryteriów technicznych
i nietechnicznych w projekcie. Aktywnie uczestniczy w seminarium.
Student potrafi podać przykłady wpływu technicznych i nietechnicznych aspektów na
4,0
niezawodność i trwałość obiektu w kontekście bezpieczeństwa i efektywności
(db)
realizowania zadań. Potrafi zastosować wybrane kryteria techniczne i nietechniczne w
projekcie.
Student potrafi podać przykłady wpływu technicznych i nietechnicznych aspektów na
3,0
niezawodność i trwałość obiektu w kontekście bezpieczeństwa i efektywności
(dst)
realizowania zadań.
Dyrektor
Instytutu Techniki Uzbrojenia
Autor sylabusa
................................
................................
dr inż. Zdzisław IDZIASZEK
prof. dr hab. inż. Józef GACEK
6