UNIVERZITET U SARAJEVUMAŠINSKI FAKULTETODSJEK: Industrijsko inžinjerstvo i menadžment

Seminarski rad iz predmeta Fleksibilni proizvodni sistemi

FLEKSIBILNOST OBRADNIH SISTEMA

STUDENT: PROFESOR:

Hairić Almir Doc. Dr. Đerzija Begić

Sarajevo, mart 2014. godine

SADRŽAJ

1. FLEKSIBILNOST OBRADNIH SISTEMA ____________________________________ 2

1.1 Fleksibilni zahtjevi tržišta ________________________________________________ 3

2. NADZOR I DIJAGNOSTIKA OBRADNIH STROJEVA I SISTEMA _______________ 5

2.1 Sistem automatskog nadzora alata _________________________________________ 9

2.2 Dijagnostika obradnih strojeva i sistema ___________________________________ 14 2.2.1 Sistematizacija dijagnoza __________________________________________ 15

2.2.2 Tehnička dijagnostika _____________________________________________ 16

2.2.3 Predviđanje ponašanja _____________________________________________ 20

11. FLEKSIBILNOST OBRADNIH SISTEMA

Fleksibilnost obradnih sistema ovisi o nizu faktora, a kriteriji zavise o problemu koji se žeii riješiti. Općenito, fleksibilnost obradnih sistema moguće je definirati kako slijedi:

- fleksibilnost opreme- jednostavnost u preuređenju proizvodne opreme u svrhu zadovoljenja proizvodnje različitih dijelova

- tehnološka fleksibilnost - sposobnost fleksibilnog obradnog sistema da zahtijevane količine proizvoda obradi različitim tehnološkim postupcima

- strukturna fleksibilnost - mogućnost proširivanja sistema za određeni broj novih tehnoloških modula

- proizvodna fleksibilnost- sposobnost fleksibilnog obradnog sistema da, unatoč otkazivanju pojedinih tehnoloških cjelina, obavi obradu zadane količine proizvoda

- fleksibilnost u pogledu prihvaćanja novih zradaka

- fleksibilnost u pogledu opsega proizvodnje - mogućnost brzih promjena u dnevnim i mjesečnim planovima proizvodnje

- fleksibilnost po vrstama proizvoda - sposobnost proizvodnje značajno različitih proizvoda.

Sve navedene kriterije veoma je teško ostvariti, pa se kod proizvođača i korisnika fleksibilnih obradnih sistema područja fleksibilnosti definiraju kako slijedi:

- Strukturna fleksibilnost:

- sloboda izbora slijeda obrade- ako zakaže neki od modula, treba postojati mogućnost obrade na nekom adekvatnom modulu- mogućnost rasta sistema na principima modularne gradnje.

- Tehnološka fleksibilnost odnosi se na slijedeće mogućnosti:

- oprema sistema treba imati mogućnost provođenja nekoliko tehnoloških zadataka, što omogućuju obradni centri s izmjenom alata. Tako se lako može obraditi grupa izradaka, bez naročitih promjena na opremi, ili uz neznatne gubitke u vremenu zbog izmjene skladišta alata.

2Organizacijska fleksibilnost najviše određuje strukturu fleksibilnog obradnog sistema. Pri projektiranju organizacijsko-proizvodne strukture javljaju se suprotni efekti. Tako, ako se želi postići najveće iskorištenje opreme, uz smanjenje broja radnih stanica, utječe se na produženje ciklusa proizvodnje i povećanje nedovršene proizvodnje. Ako se teži skraćenju proizvodnog ciklusa, moguće je dovesti do neracionalnog iskorištenja opreme. Kada je potreban sistem sa širokim i kontinuiranim tijekom promjenjivih oblika i serija obradaka, bez stalnih grupa sličnih obradaka, tada treba projektirati sistem s tehnološkim principom organizacije strukture, koji će najbolje odgovarati tokovima proizvodnje, sa naglašenim kalendarskim planiranjem i upravljanjem središnjom raspodjelom rada.

1.1 Fleksibilni zahtjevi tržišta

U širem smislu fleksibilitet proizlazi iz fleksibilnih zahtjeva tržišta, kako je vidljivo iz slijedećeg prikaza:

Slika 1. Fleksibilni zahtjevi tržišta

Mehanizacija se uglavnom bavila smanjenjem rada po jedinici proizvoda, dok se računarom upravljana automatizacija bavi reduciranjem proizvodnih troškova kao što su:

- cijena po jedinici proizvoda- troškovi kapitala, redukcijom inventara- iskorištenja kapitala, većim iskorištenjem strojeva i cijelog pogona- uštede energije- uštede sirovog materijala

uz postizanje:

- brže izrade novih proizvoda

- sve veće kvalitete proizvoda.3

Sve ovo značajno utječe na fleksibilnost i integraciju. Koncept fleksibilnosti je dvojak:

- proizvodni sistem treba imati mogućnost lakog prebacivanja s jedne na drugu proizvodnju tehnološki sličnih dijelova i njihovih varijanti, te postizanje visokog stepena iskorištenja strojeva, uz nizak stepen upotrebljenog kapitala

- sistem koji je u stanju u kratkom vremenu odgovoriti zahtjevima potrošača.

Integrirani proizvodni proces postoji tamo gdje je tok materijala i informacija organiziran u dobro izbalansiranom sistemu, koji proizvodi pravu količinu proizvoda u pravo vrijeme za trenutne zahtjeve. Bez integracije mogu se pojaviti uska grla i podoptimiranje.

Ograničeni napori mehanizacije mogli bi ostvariti pomak u smislu fleksibilnosti jedino dodatnim radnim jedinkama i novim razmještajem jedinki, što je sve u funkciji vremena, tj. nerada obradne linije.

Integracijom, strojarska tehnologija diskretne proizvodnje se kreće prema kontinuiranoj proizvodnji, bliskoj procesnoj industriji.

Fleksibilnost postignuta automatizacijom ie osnovna karakteristika fleksibilnog obradnog sistema. Fleksibilnošću se u ovom kontekstu obično podrazumijeva lakoća kojom se sistem može promijeniti u ovisnosti o raznolikosti proizvoda. Ipak, to je samo kriterij fleksibilnosti, obično poznat kao proizvodna fleksibilnost. U razvoju fleksibilnog obradnog sistema ima nekoliko, drugih kriterija fleksibilnosti koji su od značaja. Ti kriteriji, od kojih su neki medjuovisni, su:

- strojna fleksibiinost - lakoća kojom strojevi u sistemu mogu biti prilagođeni, s obzirom na alate, pozicioniranje, NC program i slično, za izradu izradaka u datoj skupini sličnih izradaka

- procesna fleksibilnost - sposobnost da se izradi određeni broj tipova izradaka, svaki od različitog materijala, a na različite načine

- proizvodna fleksibilnost:a) sposobnost prelaska na proizvodnju novih proizvoda, brzo i gospodarstvenob) univerzalnost tipova dijelova koje može proizvesti fleksibilni obradni sistem

- fleksibilnost puta - sposobnost sistema da u slučaju kvara nekih dijelova sistema nastavi proizvoditi preko alternativnih puteva, što zahtijeva da funkcije pokvarenih strojeva mogu preuzeti ostali strojevi

- količinska fleksibilnost - sposobnost fleksibilnog obradnog sistema da radi profitabilno pri različitim količinama proizvoda

- ekspanzivna fleksibilnost - sposobnost gradnje sistema ekspanzijom prema potrebama, lako i modularno

- upravljačka fleksibilnost- sposobnost za izmjenu naredbi pojedinih operacija za svakidio.

4Postoje i druge sheme na osnovu kojih se mogu klasificirati fleksibilni obradni sustavi. U tom kontekstu treba spomenuti slijedeće tipove fleksibilnog obradnog sustava:

sekvencijalni fleksibilni obradni sistem - sistem koji proizvodi jednu seriju odjednom i brzo se prebacuje na proizvodnju novih serija

slučajni fleksibilni obradni sistem - sistem u kojemu različiti tipovi dijelova za koje je izrađen mogu biti izrađeni slučajnim redoslijedom, a može simultano proizvoditi dva ili više različitih dijelova

namijenjeni fleksibilni obradni sistem - sistem koji je projektiran za relativno ograničeni broj dijelova, ali nije tako krut kao transfer-linija

planirani fleksibilni obradni sistem - sistem projektiran i instaliran od prodavača fleksibilnog obradnog sistema u skladu sa specifikacijama korisnika

modularni fleksibilni obradni sistem - fleksibilna proizvodna ćelija koja je korak po korak prerasla u fleksibilni obradni sistem, upotrebom manje ili više standardne opreme različitih proizvodjača.

2. NADZOR I DIJAGNOSTIKA OBRADNIH STROJEVA I SISTEMA

Da bi obradni stroj ili sistem mogao raditi funkcionalno sa što manje zastoja i otpada, potrebno je nadzirati proces, alat i stroj ili sistem, dijagnosticirati greške procesa i zastoj stroja, te u što kraćem vremenu otkloniti grešku, tj. uspostaviti funkcionalno stanje procesa i rada stroja ili sistema.

Nadzor i dijagnostika, s ciljem otkrivanja grešaka i poremećaja funkcionalnosti rada.stroia ili sistema, kao i odvijanie procesa, izvodi se aplikacijom senzorskih sistema i odgovarajućih inteligentnih softwera na osnovi prikupljanja i_obrade podataka nadzora i dijagnostike.

Izlazni signal osjetila obično se uspoređuje s referentnom vrijednošću koja je prethodno postavljena i tako dugo dok je izlazni signal unutar dopuštenog područja smatra se da se obradni proces odvija normalno. Ako signal prijeđe dopuštenu vrijednost, upravljački sistem ga otkriva, daje dijagnozu situacije, ako je to moguće, i šalje naloge sistemu npr. za zaustavljanje rada.

Nadzor obradnog procesa ima važnu ulogu u osiguranju zadovoljavajućeg rada sistema.

Danas stoje na raspolaganju mnoga osjetila kao:

- osjetila sile- osjetila dodira- osjetila blizine- mjerači vibracija- mjerači jačine zvuka- razni elektronički instrumenti.

Senzori su se razvili paralelno sa razvojem fleksibilne automatike, jer je viši stepen automatizacije udaljavao operatera od stroja ili sistema, a njegovo iskustvo u vođenju procesa i upravljanju kvalitetom zamijenjeno je odgovarajućim sistemima i senzorima.

5Ovdje se navode tri grupe senzora:

- senzori vezani uz sigurnosne funkcije stroja, koje povećavaju sigurnost i pouzdanost sistema su senzori za:

- održavanje hidrauličnog sistema i podmazivanje- provjeravanje stezanja obratka- dojavljivanje stanja podmazivanja ležaja, zupčanika i vodilica- provjeravanje stanja remenskog prijenosa- dojavljivanje stanja brtvljenja- razne funkcije stroja, odnosno dojavljivanje stanja (zaštite stroja i čovjeka, temperature ključnih elemenata, razine raznih tekućina, opterećenje spojki, opterećenje vodilica itd.)

- senzori vezani uz proces obrade, pokazuju stanje alata i obratka u toku procesa obrade, od kojih su najhitniji senzori za:

- mjerenje istrošenja rezne oštrice alata:-metode direktnog mjerenja:

- svjetlosnim senzorima- elektromagnetske- strujanjem zraka

- metode indirektnog mjerenja:- mjerenje sila rezanja- vibracije- emisija zvuka- toplinske promjene

- mjerenje stanja obratka:- aktivno mjerenje dimenzija- hrapavost obradjivanih površina- prepoznavanje obratka

- senzorj koji se koriste u toku transporta i manipulacije s alatima, priborima i obracirna. Ovih senzora ima mnogo, a njihova upotreba ovisi o razini projektirane automatizacije svakog fleksibilnog sistema.

Nadzor procesa bitan je da bi se ostvarila visoka kvaliteta i pouzdanost kvalitete proizvoda, a dijagnostika da zastoj bude što kraći, da se unaprijed predvidi i automatski, ako je to moguće, ukloni, odnosno da se proces vodi tako da se izbjegnu greške i kvarovi.

6

Nadzire se i dijagnosticira stanje sistema obzirom na:

funkcije stroja ili sistema odvijanje procesa trošenje alata tačnost i hrapavost obrađenih površina cjelokupno upravljanje procesom, strojem ili sistemom.

To je naročito važno kod fleksibilne automatizacije, odnosno za rad s niskim proizvodnim troškovima i visokom kvalitetom .proizvoda. Ovdje je bitno osiguranje od posljedica sistematskih i procesnih grešaka, posebno kod postizanja visoke kvalitete, što se postiže

predviđanjem i akcijama pravodobnog otklanjanja trenda grešaka. Pri radu fleksibilnog

obradnog sistema treba težiti visokoj kvaliteti proizvoda, tj. da dozvoljeni udio loših proizvoda ne bude veći od 1:1.000.000. Automatski nadzor alata, obratka i procesa može se izvodjti:

- prije procesa obrade- za vrijeme procesa obrade- u proces- unutar procesa- nakon procesa obrade.

Kontrola prije procesa obrade provodi se u svrhu provjeravanja ili simulacije organizacije rada. Kontrola u procesu, tj. za vrijeme aktualnog procesa proizvodnje ima za cilj osiguranje od posljedica sistematskih procesnih grešaka, provjeravanje kvalitete, te ostvarivanje brže dijagnostike i otklanjanje grešaka.

Kontrola unutar procesa osigurava provodjenje obrade odvajanjem, s ciljem dobivanja

određenog oblika obratka, potrebne dimenzije i tolerancije, te potrebne hrapavosti obrađenih površina. Kontrola poslije procesa obrade predviđena je prvenstveno u svrhu kontrole kvalitete, te analitičke i statičke obrade podataka.

7

IAutomatski nadzor

Prije procesa U procesu Unutar procesa Postprocesno

- prvi izradak - oblik - kvaliteta

- dodatak za obradu - prava paleta - kvaliteta (dimenzije,(podijeljen u - oblik (osnovni, (dlmenzije, tolerancje,broj rezova) medjuobiik, tolerancije, površina, oblik)-tvrdoća završni oblik) površina) (statistika,(podijeljena u - pozicija (korektivne trendovi)broj rezova) (transformacija) vrijednosti)- pravi Izradak - kvaliteta- prava paleta (dimenzije,- pozicija tolerancije,površina,

oblik)

(korektivne vrijednosti)

- dimenzije alata

- dimenzije alata

- trajanje

- trajanje

- trajanje (nepretpostavljeno)

- trajanje (nepretpostavljeno)(korekcija (nepretposta- - lom alatadužine) vljeno) (zamjena alata, Izratka)

* oblik alata - trajanje - zapletena strugotina(korekcija (namještenoradiusa) vrijeme)

- trajanje - lom alata- oštećenja (zamjena- pravi alat alata, izratka)(dimenzije. - pravi alatoblik) (dimenzije,

oblik) - pravi podaci obrade (rezni podaci, vibracije) (korekdja) -zapletena strugotina

- provjeravanje - posredovanje u obradi podataka - statistika

skladišta (alati, (dijagnosticiranje podatakaIzrad) - indikacija grešaka (općenito)

- NC podaci - korekcija - statistika(programi) - sistem stop) grešaka

- simulacija (trendovi,analiza uzroka,Uklanjane grešaka)

Slika 2. Vrste nadzora u automatiziranom procesu obrade

82.1 Sistem automatskog nadzora alata

Sistem automatskog nadzora oštrice reznog alata ima zadatak pratiti tok rezanja, trošenja i eventualni lom oštrice, kako bi se osigurale potrebne tolerancije izmjere i potrebna hrapavost obrađenih površina.

Najveće nesigurnosti, po broju i intezitetu, u automatskom procesu obrade odvajanjem su razni problemi u vezi s reznim alatom.Za analizu grešaka procesa obrade koje nastaju zbog alata bitno je slijedeće:

- tip i oblik alata- geometrija reznih oštrica- uvjeti rezanja tribološki par alat-obradak- uvjeti trajnosti- nepredvidivi utjecaji i smetnje.

U tabeli dat je pregled smetnji kod nadzora alata i zastupljenost sistema za nadzor alata s obzirom na vrstu smetnje.

SISTEM NADZORA ALATAMjerenje za vrijeme glavnog vremena obrade

Mjerenje izvan glavnog vremena obrade

Vrstasmetnje

Nadzorstrujommotora

Kontrolaizdržlji-vosti

Nadzoralatamjerenjemsile

Zakretnoticalo

Optičko :

mjerenjePosebnooptičkomjerenje

lstrošenje(normalno) Ɵ ● ● Ɵ

○ ●Privremenoistrošenje Ɵ ● Ɵ

○ ○

Podrhtavanje ● ƟNaljepak Ɵ ÔPotpunilom Ɵ ● ● ● ●Pogrešan alat Ɵ ● Ɵ ● ●Pogrešneizmjere(dužina,promjer)

Ɵ Ɵ Ɵ ● ●Trakastastrugotina

○ ○

Pogrešni rezni podaci Ɵ

○Slika 3. Pregled i zastupljenost sistema za nadzor alata

Legenda:

●- prikladan, Ɵ – uvjetno prikladan, Ô – uvjetno dograđivan,

○ - dograđivan

9Ovi sistemi nadzora mogu se koristiti pojedinačno ili kombinirano. Kombinacije sistema nadzora alata koriste se zbog:

- univerzalnijeg nadzora- povećanja pouzdanosti, jer se pojedine funkcije nadziru različitim sistemima.

Automatski nadzor alata može se izvesti:

- korištenjem ležajeva s tenzometrijskom vrpcom, za mjerenje sila rezanja- mjerenjem struje motora posmičnog pogona- mjerenjem struje motora glavnog pogona- odbrojavanjem broja operacija ili zahvata s obzirom na unaprijed ispitanu i utvrđenu izdržljivost alata- ispitivanjem veličine istrošenja na uređaju za prednamještanje alata, ili na specijalnom uređaju ugrađenom u radni prostor stroja- mjerenjem jačine zvuka.

Navedeni načini nadzora mogu se izvoditi:- kontinuirano i- povremeno.

Pretpostavljene pojave mogu biti prepoznate i tačno mjerene, sa svrhom otklanjanja nastale greške i omogućavanja nastavljanja automatskog procesa obrade.

Sistem za nadzor alata mjerenjem sila rezanja sastoji se od:

- mjernog osjetila- mjernog pojačala- mikroprocesorski upravljane računarske elektronike, koja se veže s upravljačkom jedinicom numerički upravljanog stroja preko specijalnog sučelja.

Kao ležaj za mjerenje sila rezanja koriste se prednapregnuti precizni kuglični ležajevi za prednje uležištenje glavnog vretena. Na obodu vanjskog prsten ležaja nalazi se utor u kojemu su zalijepljene tenzometrijske vrpce.

Slika 4. Prednje uležištenje glavnog vretena s ležajevima za mjerenje sila rezanja

10

Slika 5. Nivo signala kod rezanja

Pomoću tenzometrijskih vrpca mogu se očitati signali nastali zbog elastične deformacije vanjskog prstena ležaja, koji su proporcionalni naprezanju (rastezanju). Ekstremno visoka rezolucija senzora omogućuje kontrolu vrlo malih ležajnih sila, što je povoljno i za male alate poput svrdla malog promjera. Osjetljivost malih sila može se povećati ugradnjom više ležajeva s tenzometrijskim vrpcama, jer se time povećava osjetljivost ležajnog sklopa. Veoma male sile rezanja, koje se pojavljuju kod finog tokarenja, završnog bušenja, razvrtavanja i upuštanja ne mogu se kontrolirati ovom metodom. Na slici 5. prikazani su nivoi signala kod obrade rezanjem. Sinusoidni mjerni signal, koji proizvode kotrljajuća tijela u ležaju, AC/DC pretvarač mjenja u signal istosmjernog napona s proporcionalnom amplitudom, slika 6.

Slika 6. Formiranje signala

11Ovaj signal može se izjednačiti s opterećenjem ležajeva koje izaziva proces obrade. Tako se dobiveni signal uspoređuje s aktualnom programiranom vrijednošću koja se dobiva iz dijagrama sila, koji su snimljeni i pohranjeni za vrijeme obrade s oštrim alatima.Budući da je mjerenje s ležajevima dinamično, treba uzeti u obzir neke granične vrijednosti dinamike cjelokupnog mjernog sistema.

Radni vijek alata, tehnološki ovisi o:- programiranim podacima rezanja- reznoj geometriji- materijalu rezne oštrice- materijalu obratka- vanjskim utjecajima, npr. hlađenju.

Radni vijek alata ne treba biti poznat u procesu automatskog nadzora alata, već je određen sa 100%. Dakle, 0% istrošenosti pridodano je prirodno oštrom, a 100% istrošenosti tupom alatu.

Kod grube obrade, kada su moguća veća odstupanja u procesu, a time i izrazite razlike u uspoređivanju osnovnih vriiednosti za sile, alati se mogu kontrolirali na osnovi njihovog pretpostavljenog vijeka trajanja.

Nadzor rada obradnog procesa mjerenjem struje pogonskog motora glavnog vretena shematski je prikazan na slici 7. Neki mogući izvori smetnji mogu se dijagnosticirati na osnovi uzoraka signala koji je prešao dopuštene granice.

Slika 7. Nadzor obradnog procesa strujom pogonskog motora glavnog vretena

12Iz slike 8. vidljiva je podudarnost tijeka MPC-signala izražena u postocima i širina trošenja rezne oštrice alata.

Slika

Trošenje reznog alata jedan je od najznačajnijih uzroka zastoja u procesu obrade odvajanjem čestica, kako se vidi na slici 9. gdje su prikazani uzroci zastoja pri obradi na NC stroju.Vidljivo je na slici 9. da pri obradi na NC tokarskim strojevima zastoji tehničke naravi (istrošenje alata, lom alata, nepovoljan tok i oblik odvojene čestice) iznose oko 52% ukupnih vremenskih gubitaka.

Na drugom mjestu je kvaliteta obrade (geometrijska točnost i hrapavost) sa 26%, dok kvarovi alatnog stroja sudjeluju s neznatnih 3%. Dakle, alat ima dominantnu ulogu u pouzdanosti obradnog sistema.

Metodologije za određivanje pouzdanosti reznog alata, u ovisnosti o broju registriranih otkaza, za statističku obradu a prema tipu proizvodnje razrađene su i za praktičnu primjenu. Poznato je da se proces trošenja alata u obradnom procesu odnosi na sve rezne elemente alata, stvarajući na njima zone trošenja koje se razlikuju po obliku i lokaciji.

13Postupak

Tokarenje Brušenje Glodanje Blanjanje Otkaz %Uzroci 10 20 30 10 20 30 10 20 30 10 20 30

Istrošenost alata

Lom alata

Netočnost

Veća hrapavost

Čestica

Mirovanje

Alatni stroj

Zahtjev sigurnosti

Ostalo

Slika 9. Uzroci zastoja na NC-alatnim strojevima

2.2 Dijagnostika obradnih strojeva i sistema

Pojam dijagnostika najprije se počeo korisiti u medicinskim znanostima. Potječe od grčke riječi diagnosis, koja označava zaključivanje, procjenjivanje, odnosno ocjenjivanje. U tehničkim znanostima razvila se tehnička dijagnostika koja je prodrla u sve grane tehnike, posebno elektrotehnike, elektronike, mašinstva itd. Pod ovim pojmom podrazumijevaju se sve mjere koje služe za ocjenu stanja obradnog stroja, sistema, uređaja, opreme i slično, ali bez rastavljanja i razaranja.

Ponekad se pojedini sklopovi mogu izvaditi iz stroja i ispitati na probnom stolu. Dijagnostika je veoma bitna kod numerički upravljanjih alatnih strojeva i sistema, posebno fleksibilnih obradnih sistema i automatiziranih tvornica. Naime, što ie veći stepen automatizacije nekog sistema, to on postaje skuplji i istodobno osjetljiviji na kvarove. Zbog toga, vrijeme otklona kvara je bitno, jer utječe na troškove proizvodnje, pa se teži što bržem otklonu, čak i predviđanjima kvarova, a veoma je interesantno i samoservisiranje, što danas, zahvaljujući elektronici i sistemima za upravljanje, nije nemoguće.

Tehnička dijagnostika razvijala se u skladu s razvojem sredstava na kojima se primjenjivala. Kao glavno sredstvo poboljšanja i održavanja funkcionalnosti, ova znanost razvila se iz teorije mjerenja, pouzdanosti, znanstvenog predviđanja i kibernetike. Od elementarnog provjeravanja i postupka utvrđivanja otkaza funkcionalnosti prešlo se na utvrđivanje stanja sistema, kao što je ispitivanje geometrijske i pozicijske tačnosti obradnog stroja, te predviđanja njegovog ponašanja, što se postiže razvojem sistema upravljanja procesom i odgovarajućih dijagnostičkih metoda.

142.2.1 Sistematizacija dijagnoza

Dijagnoze se mogu podijeliti u ovisnosti o cilju, rezultatu, primjeni itd, prema slici 10.

Provjeravanje funkcionalnosti predstavlja dijagnozu radi utvrđivanja funkcionalnosti objekta promatranja. Izvodi se mjerenjima funkcionalnih pogonskih parametara u toku rada.

Utvrđivanje otkaza je dijagnosticiranje s ciljem utvrđivanja stanja u otkazu, odnosno uzročnika tog stanja. To su npr. mjerenja zamora, korozije, starenja, stanja senzora ili njihove dojave i slično.

Kompleksna dijagnoza služi za utvrđivanje općeg stanja objekta promatranja, obuhvaća kompleksne parametre stanja, npr. utvrđivanje kvalitete rada stroja, snage motora i slično.

Produbljena dijagnoza, nasuprot kompleksnoj, služi za utvrđivanje stanja sklopa ili dijela objekta, a izvodi se ispitivanjem stanja određenog detalja ili parametra.

Direktna dijagnoza izvodi se direktnim mjerenjem i analizom određenog parametra stanja, npr. dijagnoza istrošenja kod ozubljenja u prijenosnicima pomoću endoskopa.

Indirektna dijagnoza je mjerenje šuma za utvrđivanje stanja prijenosnika, mjerenje vibracija ležaja i slično.

Subjektivna dijagnoza izvodi se procjenom na osnovi opažanja stanja. Opažanja su, uglavnom, optička i akustična. Često se koriste i određeni uređaji (tehnički stetoskop za akustična promatranja i endoskop za optička).

Objektivna dijagnoza izvodi se primjenom uređaja za mjerenje stanja parametara na osnovi kojih se utvrđuju točne (objektivne) vrijednosti, npr. mjerenja vibracija, buke, debljine stijenke itd.

Periodične i permanentne dijagnoze izvode se prema potrebi za utvrđivanje stanja.

Djelimična dijagnoza odnosi se na utvrđivanje stanja određenog elementa ili jednog parametra.

Potpuna dijagnoza izvodi se za potpunu ocjenu stanja svih relevantnih parametara objekta/sistema. Ovo je bitno kod odluke o stepenu ispravnosti i tačnosti, zbog određivanja vremena remonta, kao i kod preuzimanja.

15Slika 10. Podjela dijagnoza

2.2.2 Tehnička dijagnostika

Sve veća složenost tehničkih sredstava, ovisnost čovjeka o pouzdanosti rada tih sredstava, kao i oštriji zahtjevi za povećanom kvalitetom procesa postavljaju zahtjeve za savršenijim i efikasnijim metodama osiguranja i održavanja funkcionalnosti.

Tehnička dijagnostika javlja se u vrijeme kada je čovjek počeo koristiti najprostije uređaje, a danas predstavlja aktivnosti i postupke u vezi sa:

nalaženjem neispravnosti otkrivanjem mjesta kvara utvrđivanjem stanja tehničkih sredstava,

koje su automatizirane do te mjere da se tehnička dijagnostika razvila u posebnu znanstvenu disciplinu.

Krajnji cilj tehničke dijagnostike je da svojim metodama i sredstvima utječe na povećanje operativne gotovosti, a time i na tehničke aktivnosti u širem smislu. Osnovna načela tehničke dijagnostike su:

upoznati proces i okolinu mjeriti ulazne i izlazne veličine, te smetnje donositi zaključke odrediti akcije i postupke saniranja stanja.

16Ovo se postiže:

praćenjem stanja sistema primjenom računara i određenih programa primjenom teorije informacija postavljanjem i proučavanjem modela otkaza i širokog kruga uzroka utvrđenog stanja.

Na slici 11. prikazan je osnovni potupak tehničke dijagnoze.

Slika 11. Šematski prikaz postupka tehničke dijagnoze

Osnovne izlazne veličine dijagnostičkog procesa su:

dijagnoza, koja predstavlja ocjenu tehničkog stanja objekta u stanju promatranja prognoza, koja se bavi predviđanjem tehničkog stanja objekta u budućnosti

geneza, koja daje informaciju o stanju objekta u prošlosti.

Tehnička dijagnostika razvila se u dva pravca:

ispitivanje tehničkog stanja u cilju otkrivanja pojava i uzroka otkaza i njihove evolucije

ispitivanje stanja objekta ili stroja s ciljem upravljanja procesom.

17

Stanje sistema, o kojima ovisi čovjekov opstanak u modernom društvu, zahtijeva permanentnu kontrolu, korekcije stanja i prognoze.Do danas je razvijeno mnogo moćnih, pouzdanih i jeftinih senzora za primanje električnih i neelektričnih signala, a razvoj teorija i realizaci ja veznih elemenata, kao multiplex jedinica, čitači, elektronske matrice, kodni pretvarači, podižu stepen "inteligencije" dijagnostičke mjerne opreme ispitnih i kontrolnih uređaja.Izlazna veličina dijagnostičkog procesa nije više dijagnoza, nego prognoza stanja.

Naime, analizom se pokazalo da je prethodnim ponašanjem sistema moguće približno odrediti ponašenje i pojave, a to je osnova znanstvenih predviđanja.Na slici 12. dat je šematski prikaz međusobne veze znanstvenih područja koji predstavljaju izvore razvoja znanstvene dijagnostike, kao i njihovu međupovezanost.

Slika 12. Tehnička dijagnostika

18

Tehnička dijagnostika razvila se u tri međusobno povezana smjera, slika 13. :

- dijagnostika trenutnog stanja uređaja, stroja ili sistema- određivanje i modeliranje raspodjele otkaza u vremenu- predviđanje vjerojatnosti pojave otkaza sistema.

Dijagnostika trenutnog stanja utvrđuje radnu sposobnost sistema u trenutku promatranja.Naime, budući da se ne može proizvesti uređaj ili sistem sa 100% pouzdanosti u trajanju, tokom eksploatacije stanje se mijenja. Stepen neispravnosti osnovna je karakteristika i određena je odstupanjem ponašanja uređaja, stroja ili sistema, s obzirom na projektirano stanje.

Ova dijagnostika se izvodi: ispitivanjima promatranjima.

U tehničkoj dijagnostici trenutnog stanja najvažnije je mjerenje, koje može biti: apsolutno, relativno, direktno, indirektno, kontaktno, beskontaktno, diferencijalno i kompleksno.

Modeliranje raspodjele otkaza karakteristično je po osnovnim informacijama stanja sistema, koja mogu biti:

ispravan rad (stanje u radu) stanje u otkazu.

Slika 13. Smjerovi i metode dijagnostike

19

Stanje otkaza očituje se različitim stupnjevima odstupanja od toleriranog područja i kretanja parametara s obzirom na ispravno stanje. U mnoštvu mogućih pojava mogu se izdvojiti dvije vrste otkaza:- djelimičan- potpuni.

Djelimičan otkaz sistema predstavlja stanje pri kojemu sistem nije ispravan, ali funkcionira.Potpuni otkaz sistema je stanje gubitka svake radne sposobnosti sistema. Havarija je pojava naglog gubitka radne sposobnosti pri kojoj nastaju velike štete (lomovi, uništenja i slično).

Nadalje, sistem može biti ispravan ili neispravan. Neispravan može biti radno, ili funkcionalno nesposoban.Metode praćenja pojava i modeliranja raspodjele odnose se na promjenu stanja u vremenu za slučaj neispravnosti i broj otkaza u vremenu za slučaj otkaza. Nastoji se dobiti matematički model promjene stanja na osnovi raspodjele pojave otkaza i razvoja pojave neispravnosti.

Određivanje modela vrši se:- deterministički- stohastički.

Modeliranjem dobiveni podaci se analiziraju i tako dobiju podaci o ponašanju sistema u promatranom vremenu.

2.2.3 Predviđanje ponašanja

Modeliranjem raspodjele otkaza, tj. ponašanja sistema, dolazi se do geneze stanja sistema, a to je izvor podataka za predviđanje daljnjeg ponašanja, tj. prognozu stanja.Ako se na osnovi modeliranja i analize dobiju podaci o onome što se dogodilo, i to poveže s pretpostavkom što se može dogoditi, predviđa se stanje, tj. dobije se prognoza.

Metodološki pravci predviđania su: stohastičke metode deterministička determinističko-stohastičke metode predviđanja.

Stohastičke metode predviđanja stanja zasnivaju se na proučavanju podataka o prethodnom stanju.

Kod determinističke metode znanstvenog predviđanja matematički model ponašanja apriorno je poznat, tj. ovaj način prognoziranja zasnovan je na primjeni poznatog zakona ponašanja sistema u određenim uvjetima.

Determinističko-stohastička metoda predviđanja daje najbolje rezultate i najčešće se primjenjuje, što znači da je ove dvije metode teško odvojiti.

20

Slika 14. Dijagnostika tehničkih stanja

U ovisnosti o vrsti sistema, uzroka, načina pojava otkaza, stepena i mogućnosti određivanja stvarnih utjecajnih veličina pri modeliranju koriste se slijedeće metode:

operaciona istraživanja metode matematičke statistike teorija vjerojatnosti.

Primjena operacionih istraživanja u programiranju stanja ograničena je na slučajeve kada na sistem djeluju smetnje i korekture različitih utjecaja, pa se traži prognoza stanja pod različitim uvjetima. Ovo so često koristi kod procesa upravljanja sistemima. Ovdje je bitno istraživanje slanja, trošenja i zamjene alata, uređaja itd.

Tu postoje dva tipa istraživanja. U prvom se vrši prognoza postepenog pogoršanja karakterisitika alata, uređaja, stroja ili sistema tokom eksploatacije, a u drugom se promatraju elementi koji ispadaju iz rada iznenada, pa je bitna učestalost i raspodjela otkaza.

Učinkovitost sistema sastoji se u potrebi ostvarenja uvjeta koji daju: najveće vrijeme u radu najmanje vrijeme u otkazu

putem: projektiranja sistema najveće jednostavnosti kvalitetnog izvođenja montaže sistema pažljivog ispitivanja sistema u eksploataciji preventivnog održavanja.

21

Efektivnost sistema može se prikazati kao na slici 15., gdje je bitna gotovost, pouzdanost i funkcionalna podobnost sistema.

Slika 15. Efektivnost sistema

Gotovst sistema uvjetovana je nizom utjecaja koji osiguravaju uspješno funkcioniranje sistema. Pouzdanost je osobina sistema da što duže bude u funkcionalnom radu.Funkcionalna podobnost je sposobnost sistema da se prilagodi utjecajima izazvanim promjenom uvjeta okoline, postupka i poremećaja u procesu rada sistema.

Ona je mjera: fleksibilnosti sistema u određenim vremenskim granicama konstantne strukture, tj. sposobnosti prilagođavanja datim promjenama.

22

Efikasnostsistema

Gotovost sistema

Pouzdanost sistema

Funkcionalna podobnost

sistema

Planirani zastoji

Operativna gotovost

Vrijeme sistema u

radu

Vrijeme sistema u

otkazu

Vrijeme pripreme

Vrijeme intervencije (aktiviranja)

Vrijeme čekanja

Ugrađena gotovost