Przez pojęcie inżynierii niezawodności lub inaczej techniki albo
praktyki niezawodności należy rozumieć całokształt problemów
praktycznych związanych z opracowywaniem (projektowaniem i
wytwarzaniem) oraz eksploatowaniem obiektów mechanicznych i
biotechnicznych o wymaganej niezawodności. Pojęciem komplementarnym
inżynierii niezawodności jest pojęcie teorii niezawodności, która
zajmuje się całokształtem problemów teoretycznych występujących w
omawianej dziedzinie wiedzy. Problematyką inżynierii niezawodności
zajmują się przede wszystkim inżynierowie i fizycy eksperymentalni,
natomiast teorią niezawodności - matematycy i fizycy teoretyczni. Suma
ich wiedzy i doświadczenia jest gwarancją tego, że oddawane do
eksploatacji obiekty są coraz bardziej bezpieczne i niezawodne. Od
chwili konstruowania i eksploatacji najprostszych maszyn człowiek
zajmuje się ich niezawodnością. Maszyny konstruowane i eksploatowane w
starożytności są typowym tego przykładem, np. stosowanie nadmiaru. S.P.
Timoskeno, badając ten problem, przypuszcza, że tego rodzaju próby były
podejmowane przez starożytnych Egipcjan. Pierwszym, który badał
metodami naukowymi wytrzymałość materiałów, był Leonardo da Vinci.
Pierwszym, który zastosował intuicyjnie określone współczynniki
bezpieczeństwa, był prawdopodobnie C.A. Coulomb. Pierwszych prób
znalezienia bardziej obiektywnych metod wyboru współczynników
bezpieczeństwa dokonał W. Wierzbicki (1890-1965), publikując w 1936 r.
metodę obliczania niezawodności konstrukcji.
Ogólny, a zarazem poprawny sposób obliczania niezawodności
wytrzymałościowej i wyznaczania związku ze współczynnikami
bezpieczeństwa został podany przez J. Murzewskiego, a za granicą przez
probabilistów zajmujących się niezawodnością rakiet (USA, ZSRR).
Dokonanie optymalnego wyboru konstrukcji maszyny, z uwzględnieniem jej
zachowania się w warunkach użytkowania, możliwe jest tylko z
zastosowaniem metod probabilistycznych, które łącznie z teorią procesów
stochastycznych są podstawowym aparatem matematycznym teorii
niezawodności. Stanowi to zresztą o fakcie, że niemałą przeszkodą w
rozwoju i wdrażaniu nauki oraz techniki niezawodności urządzeń
technicznych jest najczęściej "determistyczna mentalność"
inżynierów ugruntowana w toku studiów na uczelniach.
Właściwe opracowanie teorii i inżynierii niezawodności wymaga
dobrej znajomości takich dyscyplin naukowych, jak matematyka, fizyka,
chemia, materiałoznawstwo, konstrukcja i technologia maszyn, i innych.
Z tego też względu teoria i inżynieria niezawodności powinna być
wykładana na starszych latach studiów. Material w opracowaniu
podzielono na 8 rozdziałów. W rozdziale 2. omówiono podstawowe pojęcia,
stosowane wskaźniki do oceny niezawodności i modele czasu zdatności
obiektów. Procesom starzenia obiektów mechanicznych poświęcono rozdział
3. Z kolei w rozdziale 4. podano najczęściej stosowane modele do oceny
niezawodności systemów. Niezawodność obiektów biotechnicznych
zaprezentowano w rozdziale 5., a w rozdziale 6. scharakteryzowano
stosowane metody badań niezawodności obiektów. Ważność zastosowania
informatyki w kształtowaniu niezawodności obiektów omówiono w rozdziale
7., natomiast metodom kształtowania niezawodności obiektów poświęcono
rozdział 8. W pracy położono główny nacisk na opis poruszanych zjawisk,
ograniczając do minimum aparat matematyczny. Może to stworzyć bardziej
zrozumiały i lepiej przyswajalny materiał zawarty w niniejsznym
opracowaniu. Region południowe-wschodni stanowi centrum krajowego
przemysłu lotniczego oraz jest poważnym producentem sprzętu
komunikacyjnego, maszyn roboczych i wyrobów rynkowych. Od wyrobów tego
przemysłu jest wymagana szczególna, wysoka niezawodność i duże
bezpieczeństwo w eksploatacji. Stawia to przed zapleczem
naukowo-badawczym i kadrą inżynieryjną tego regionu szczególne
wymagania w tym zakresie. Mając na uwadze konieczność produkowania
wyrobów o niezawodności uzasadnionej względami technicznymi i
ekonomicznymi, autor jako pierwszy w regionie już na początku lat 70.
zainicjował badania nad możliwością kształtowania niezawodności wyrobów
metodami technologicznymi i jednocześnie wprowadził w tym czasie
wykłady z podstaw niezawodności na Politechnice Rzeszowskiej.
Umożliwiło to absolwentom zapoznanie się z ważnością i płynącymi
korzyściami z produkowania wyrobów o sterowanej niezawodności.
Niniejsze wydanie opracowania, uaktualnione najnowszymi osiągnięciami z
teorii i inżynierii niezawodności, wpłynie na pewno na pogłębienie
wiedzy o tej dyscyplinie naukowej odbiorców zarówno wśród studentów,
jak i wszystkich zainteresowanych tym problemem.
Spis treści:
1. WPROWADZENIE
2. CHARAKTERYSTYKI NIEZAWODNOŚCI
2.1. Podstawowe definicje i określenia niezawodności
2.1.1. Podstawowe pojęcia
2.1.1.1. Pojęcia związane z obiektem
2.1.1.2. Pojęcia zawiązane z jakością i niezawodnością
2.1.1.3. Uszkodzenia
2.2. Wskaźniki niezawodności obiektów
2.2.1. Wskaźniki nieuszkadzalności
2.2.2. Wskaźniki gotowości
2.2.3. Wskaźniki obsługiwalności i zapewnienia środków obsługi
2.3. Modele probabilistyczne czasu zdatności obiektów
3. PROCESY STARZENIA OBIEKTÓW
3.1. Wstęp
3.2. Tribologiczne procesy starzenia
3.2.1. Zużycie ścierne
3.2.1.1. Wprowadzenie
3.2.1.2. Wpływ właściwości systemu i czynników wymuszających
3.2.2. Zużycie adhezyjne
3.2.2.1. Zużycie adhezyjne na zimno I rodzaju
3.2.2.2. Zużycie adhezyjne na gorąco II rodzaju
3.2.2.3. Wpływ właściwości systemu i czynników wymuszających
3.2.2.4. Przeciwdziałanie zużyciu adhezyjnemu
3.2.3. Zużycie przez utlenianie
3.2.4. Zużycie typu scuffing
3.2.5. Zużycie zmęczeniowe typu spalling
3.2.6. Zużycie zmęczeniowe typu pitting
3.2.7. Zużycie cierno-korozyjne (fretting)
3.3. Korozyjne procesy starzenia
3.3.1. Wprowadzenie do teorii procesów korozyjnych
3.3.2. Procesy korozji elektrochemicznej
3.3.3. Procesy korozji obiektów w różnych środowiskach
3.3.4. Korozja zmęczeniowa (zmęczenie korozyjne)
3.4. Erozyjne procesy starzenia
3.4.1. Zużycie erozyjne
3.4.2. Zużycie kawitacyjne (erozja kawitacyjna)
3.5. Zmęczeniowe (objętościowe) procesy starzenia
4. NIEZAWODNOŚĆ SYSTEMÓW
4.1. Struktura niezawodnościowa systemu
4.2. Struktura szeregowa systemu
4.3. Struktury z nadmiarem
4.3.1. Pojęcie nadmiaru
4.3.2. Systemy z nadmiarem strukturalnym
4.3.2.1. Metody rezerwowania
4.3.2.2. Struktura równoległa systemu
4.3.2.3. Struktura progowa systemu typu "kzn"
4.3.2.4. Struktura szeregowo-równoległa systemu
4.3.2.5. Struktura równoległo-szeregowa systemu
4.3.2.6. Systemy iteracyjne (modułowe)
4.3.2.7. Systemy o strukturach złożonych
4.4. Systemy o strukturach dynamicznych
4.5. Systemy z uszkodzeniami zależnymi
4.5.1. Wprowadzenie
4.5.2. Metoda obliczania niezawodności systemów z uszkodzeniami zależnymi
4.6. Systemy zbudowane z elementów trój stanowych
4.7. Systemy zawierające zależne i niezależne elementy
5. NIEZAWODNOŚĆ OBIEKTÓW BIOTECHNICZNYCH
5.1. Obiekty biotechniczne
5.2. Niezawodność człowieka
5.2.1. Wprowadzenie
5.2.2. Niezawodność biologiczna
5.2.3. Niezawodność operacyjna
5.2.4. Modele niezawodności obiektów biotechnicznych
6. BADANIA NIEZAWODNOŚCI OBIEKTÓW
6.1. Ogólna charakterystyka badań
6.2. Metody badań
6.2.1. Wprowadzenie
6.2.2. Metody nieparametryczne
6.2.3. Metody parametryczne
6.2.4. Metody badań przyspieszonych
7. ZASTOSOWANIE INFORMATYKI W MODELOWANIU NIEZAWODNOŚCI OBIEKTÓW
7.1. Rodzaje działań informacyjnych
7.2. System informatyczny stem w badaniach eksploatacyjnych
7.3. Systemy informatyczne w badaniach symulacyjnych
8. KSZTAŁTOWANIE NIEZAWODNOŚCI OBIEKTÓW
8.1. Wprowadzenie
8.2. Zasady oddziaływania na niezawodność systemów
8.2.1. Oddziaływanie na niezawodność elementów
8.2.1.1. Zasada najsłabszego ogniwa
8.2.1.2. Zasada maksymalnej wrażliwości
8.2.2. Oddziaływanie na strukturę niezawodnościową systemu
8.3. Kształtowanie niezawodności obiektów podczas konstruowania
8.3.1. Wprowadzenie
8.3.2. Użytkowanie obiektów w zakresie wytrzymałości niskocyklowej
8.3.3. Użytkowanie obiektów w zakresie wytrzymałości wysokocyklowej
8.4. Kształtowanie niezawodności obiektów w fazie wytwarzania
8.4.1. Wprowadzenie
8.4.2. Aplikacja systemu opinii ekspertów i bayesowskiej teorii decyzji do wyboru wariantu procesu obróbki
8.4.3. Metody doboru warunków obróbki
8.4.4. Sterowanie stabilnością procesu technologicznego
8.5. Ocena niezawodności obiektów w fazie eksploatacji
8.5.1. Wprowadzenie
8.5.2. Wyznaczanie zapasów elementów zamiennych
8.5.3. Komputerowe monitorowanie niezawodności obiektów (KMNO)
8.6. Metody eksperckie
8.7. Metoda drzewa uszkodzeń
8.8. Rola warstwy wierzchniej w kształtowaniu niezawodności obiektów
8.9. Inżynieria materiałowa w problematyce niezawodności obiektów
8.10. System doradczy
8.11. Procedura kształtowania niezawodności obiektów
LITERATURA
