Uvod - Teorija pouzdanosti i odrzavanja brodskih sistema

2,197 views
2,130 views

Published on

1 Comment
2 Likes
Statistics
Notes
No Downloads
Views
Total views
2,197
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
1
Likes
2
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Uvod - Teorija pouzdanosti i odrzavanja brodskih sistema

  1. 1. Uvodno predavanje Teorija pouzdanosti i održavanja brodskih sistema Dr Marinko Aleksić dipl.inž.
  2. 2. Cilj školovanja u tehničkim oblastima Osposobiti inženjera za slijedeće zadatke: • Projektovanje • Proizvodnja • Upotreba • Održavanje • Razvoj
  3. 3. Proizvodnja • Proizvodnja je osnovni ekonomski pokazatelj napretka zemlje • Šta se dešava sa proizvodima? • Mogu biti uništeni, odbačeni ili se održavaju da bi se što duže koristili
  4. 4. Neki se unište u nesrećama
  5. 5. Nesreće
  6. 6. Havarije
  7. 7. Neki se odbace i zamjenjuju novim • Satovi • Mobilni telefoni • Televizori • Računari • Automobili
  8. 8. Pogoršanje tehničkih karakteristika • U toku procesa eksploatacije tehnički sistemi su izloženi različitim spoljnim i unutrašnjim dejstvima, odnosno različitim vidovima energije što se odražava na njihovu radnu sposobnost. Postoje tri osnovna izvora dejstva: energija okolne sredine; unutrašnji izvori energije, povezani i sa radnim procesima i sa radom pojedinih sastavnih elemenata sistema; potencijalna energija koja je skupljena u obra ivanim materijalima i u procesu njihovog korišćenja. Dejstvom ovih vidova energije na tehničke sisteme dolazi do niza neželjenih procesa što dovodi do pogoršanja tehničkih karakteristika odnosno mijenjanja početnih parametara sistema. Ti procesi su povezani sa složenim fizičko-hemijskim pojavama i dovode do deformacija, habanja, loma, korozije i drugih vidova oštećenja što može dovesti do otkaza sistema.
  9. 9. Održavanjem postižemo dugovječnost Jadran – izgra en 1933
  10. 10. Jadran • porinut u more 25. juna 1931. godine • 16. jula 1933. godine u 10.00 sati, jedrenjak ''Jadran'' uplovio je u naš grad – Tivat • Nakon kapitulacije Italije, 1943. godine, brod se našao u Veneciji i od tada počinje njegovo propadanje. • Obnova je počela 21. aprila 1947. godine, a glavni radovi završeni su 17. decemra 1948. • 1956. i 1957. godine u Tivtu je odra en generalni remont i rekonstrukcija broda • 1967 generalno remontovan • 1977 generalno remontovan • 1987 generalno remontovan
  11. 11. QUEEN MARY izgra en 1937 – 1001 put prešao Atlantik
  12. 12. Hidrocentrale
  13. 13. Hidrocentrale
  14. 14. Termoelektrane
  15. 15. Željezara
  16. 16. Aluminijski kombinat
  17. 17. PLANIRANI RASHOD ZADNJEG RAZVOJ MODELA BAZNI MODEL PROJEKTOVANI ŽIVOT PRODUŽENI ŽIVOT +41 +49 +51 +56 +72 +86 +94 GODINE Slika - Produženje životnog ciklusa nekih borbenih sistema
  18. 18. Zahtjevi • Potrebno je da sistemi stupe u dejstvo kada treba GOTOVOST • Potrebno je da sistemi ne otkazuju POUZDANOST • Potrebno je da se sistemi prilago avaju uslovima okoline FUNKCIONALNA PODOBNOST EFEKTIVNOST
  19. 19. Efektivnost • Efektivnost sistema je vjerovatnoća da će sistem po stupanju u dejstvo uspješno vršiti funkciju kriterijuma i prilago avati se uslovima okoline, kroz korištenje i održavanje u predvi enom vremenu rada.
  20. 20. Efektivnost • Komponente funkcije efektivnosti su gotovost (G (t)), pouzdanost (R(t)) i funkcionalna podobnost (FP). Gotovost i pouzdanost sistema su promenljive u vremenu, i kreću se u granicama od 0 do 1, dok funkcionalna podobnost predstavlja konstantu, i zavisi od kvaliteta projektovanja sistema. Matematički izraz za funkciju efektivnosti je: Es(t)=G(t)*R(t)*FP
  21. 21. • Gotovost sistema je verovatnoća da će sistem uspešno stupiti u dejstvo i ostvariti projekto- vane izlazne veličine u predvi enim uslovima i vremenu trajanja. • Pouzdanost sistema je verovatnoća da će sistem uspešno vršiti funkciju kriterijuma u granicama dozvoljenih odstupanja u projektovanom vremenu trajanja i datim uslovima okoline. • Funkcionalna podobnost je sposobnost sistema za uspešno prilago avanje uslovima okoline u projektovanom vremenu rada sistema. Istovremeno, funkcionalna podobnost je osnova za ocenu fleksibilnosti sistema.
  22. 22. Primjer Signalna brodska raketa • GOTOVOST vjerovatnoća da će odre eni broj raketa biti lansiran u datom trenutku • POUZDANOST da će doći do odre ene visine • FUNKCIONALNA PODOBNOST da će eksplodirati i ostvariti potreban svjetlosni efekt
  23. 23. Odlike efektivnosti • Mjeri se preko vjerovatnoće • Povezana je s operativnim učinkom • Funkcija je vremena • Funkcija je uslova pod kojim se koristi • Mijenja se zavisno od zadatka koji se treba obaviti
  24. 24. Zahtjevi • Sistemi otkazuju • Potrebno je da sistemi sačuvaju svoju funkciju opravkom ili zamjenom neispravnih dijelova Treba postići da to bude što jeftinije, što brže, što kvalitetnije. ODRŽAVANJE Uzeti u obzir posljedice otkaza RIZIK
  25. 25. Održavanje • Ovo iziskuje da se kod tehničkih sistema sprovedu aktivnosti kojima se izlazne karakteristike sastavnih dijelova dovode u definisano područje ili se dotični dio zamijeni. Potpuni skup tih aktivnosti zove se održavanje. • Održavanjem osiguravamo da tehničko sredstvo nastavlja da radi ono što želi njegov korisnik u njegovom operativnom kontekstu, odnosno očuvavamo funkciju sredstva.
  26. 26. POVEZANOST ODRŽAVANJE EFEKTIVNOST RIZIK POUZDANOST GOTOVOST FUNKCIONALNA PODOBNOST
  27. 27. Otkazi • Simptom otkaza (Failure Symptom) je upozorenje da će se otkaz desiti. Često ne postoje nikakvi pokazatelji za to. Kada se otkaz desi nema više simptoma, to je već efekat otkaza. • Način otkaza (Failure Mode) je kratak opis šta je loše, odn. sa aspekta održavanja to je ono što mi treba da opravimo ili preventivno izbjegnemo. Zaribati, slomiti, prkinuti, zar ati, • Uzrok otkaza (Failure Cause) je opis zbog čega se desio otkaz.npr. vlaga je prouzrokovala r u. Održavanjem ćemo očistiti i ofarbati dio, ali nećemo otkloniti vlagu. • Efekti otkaza (Failure Effect) su posljedice koje nastupe na lokalnom nivou, nivou sistema i na nivou cijelog broda. Na primjer: ventil zariba i na lokalnom nivou stopira protok fluida. Na sistemskom nivou kažemo da fluid ne prolazi do slijedećeg stepena u procesu hla enja. Na nivou broda posljedice su takve da se zaustavlja glavni pogon.
  28. 28. Osnovna stanja tehničkih sistema, prema standardnoj teoriji o njihovoj pouzdanosti, mogu biti: a) stanje u radu; b) stanje u otkazu; u radu t t0 t 1 t2 t 3 t4 t5 t6 t7 t 8 t 9 ..... u otkazu
  29. 29. Varijante održavanja tehničkih sistema Zavise od • KONCEPCIJE • TEHNOLOGIJE • ORGANIZACIJE
  30. 30. Postupci održavanja • Postupci održavanja ili radnje održavanja su aktivnosti održavanja koje se sprovode u svrhu sprečavanja povremenih stanja u otkazu ili da se TS vrati iz stanja u otkazu u stanje u radu u odre enim uslovima i za definisano vrijeme. Postupci održavanja su: opsluživanje (čišćenje, pranje, podmazivanje, popuna tečnosti, rezervnih dijelova, alata i pribora), nadzor (vizuelni, posebnom opremom), pregled stanja (rasklapanje i premjeravanje, dijagnostika stanja), opravka (podešavanje, kalibracija, zamjena) i modifikacija ili redizajn.
  31. 31. Koncepcija održavanja • Koncepcija održavanja odre uje koje i kada će se radnje održavanja izvoditi, da bi se oprema na najbolji način iskoristila, odnosno da bi se maksimirala njena raspoloživost i pouzdanost. Drugačije rečeno, koncepcija je princip ili opredjeljenje o tome kakvi postupci održavanja treba da se preduzimaju u odnosu na trenutak otkaza. Ona se definiše, kako za dijelove tehničkog sredstva, pojedinačno tehničko sredstvo, tako i za sisteme održavanja kao cjelinu. Opšte poznate koncepcije su: korektivno održavanje, preventivno održavanje i održavanje prema stanju. U našoj literaturi nema jedinstvenog naziva, pa se koriste: strategija održavanja politika održavanja, koncepcija održavanja, metode održavanja, vid održavanja ;
  32. 32. Preventivno održavanje • Preventivno održavanje se sprovodi kao planska aktivnost, prije pojave otkaza, u cilju sprečavanja otkaza i pronalaženja i eliminisanja uzročnika pojave otkaza na tehničkim sistemima. Preventivno održavanje se sastoji od unaprijed planiranog: čišćenja, podmazivanja, zamjene, opravke, podešavanja ili kalibracije komponenata i opreme.
  33. 33. Preventivno operativno održavanje Najčešće se obavlja u okviru posebne radionice, specijalizovane za ovaj segment održavanja, a koja se nalazi u okviru pogona koji se održava. U brodarstvu, ovo bi se odnosilo na održavanje koje sprovodi posada na brodu.
  34. 34. Preventivno investiciono održavanje Organizaciono je odvojeno od operativne proizvodnje i odvija se u okviru posebnih organizacionih celina, u vidu planskih opravki - kao remontno održavanje. • U brodarstvu, ovo bi se odnosilo na održavanje koje se sprovodi u remontnom zavodu ili brodogradilištu. Preventivno investiciono održavanje obuhvata slijedeće poslove i aktivnosti: 1. planske opravke; 2. male opravke; 3. dokovanje i srednje opravke; i 4. velike opravke.
  35. 35. Korektivno održavanje • Jedna od osnovnih koncepcija održavanja tehničkih sistema jeste korektivno održavanje, po kojoj sistem radi sve do otkaza, nakon čega slijedi opravka. Prema to je održavanje koje se sprovodi nakon nastanka otkaza, sa ciljem da se element vrati u stanje u kome može da izvršava zahtijevanu funkciju, pa se zbog toga negdje naziva i reaktivno održavanje.
  36. 36. Tehnologija održavanja • Tehnologija održavanja elektronskih sistema predstavlja kompleks organizaciono-tehničkih mjera i aktivnosti koje se moraju provoditi radi osiguranja njihove gotovosti na odre enom nivou uz odre enu cijenu. Tehnologija održavanja se opisuje tehnološkom dokumentacijom za održavanje, koja sadrži sve potrebne podatke za planiranje i izvo enje operacija održavanja.
  37. 37. Tehnologija održavanja STA KADA KO TEHNOLOGIJA ODRZAVANJA CIME GDJE
  38. 38. Tehnologija održavanja • Kada se pita šta, potrebno je odgovoriti koje aktivnosti (operacije), sadržaje, obim radova i postupke treba provesti u održavanju. • Na pitanje kada, potrebno je utvrditi periodičnost, redoslijed i vrijeme održavanja. • Na pitanje ko, potrebno je definisati potreban kadar, njegovu specijalnost i kvalifikacionu strukturu za održavanje. • Na pitanje čime, potrebno je definisati opremu, rezervne dijelove i tehničku dokumentaciju. • Na pitanje gdje, potrebno je definisati nivoe, prostor i radionice za održavanje.
  39. 39. Organizacija održavanja • U većim kompanijama i organizacionim sistemima (ratnim mornaricama), održavanje brodova se u pravilu izvodi u sistemu koji ima više nivoa (hijerarhijski sistem održavanja). • Svaki nivo je odre en mjestom u organizaciji održavanja svih sredstava, jasno definisanim nadležnostima održavanja za svaki tip sredstva, resursima održavanja, njihovim kvalitetom i kvantitetom.
  40. 40. Organizacija održavanja • Osnovno održavanje – posada • Korišćenje lučkih kapaciteta • Remontno održavanja u brodogradilištu ili remontnom zavodu
  41. 41. Dokovanje
  42. 42. Lučke dizalice, radionice
  43. 43. Pouzdanost • Pouzdanost sistema je vjerovatnoća da će sistem uspješno vršiti funkciju kriterijuma u granicama dozvoljenih odstupanja u projektovanom vremenu trajanja i datim uslovima okoline.
  44. 44. Pouzdanost Ako se gledaju komponente, npr. 150 istih ležajeva, pouzdanost se može definisati kao pokazatelj koji označava vjerovatnoću koliko će komponenata od ukupnog njihovog broja ostati ispravno za jedno odre eno vrijeme rada. (1) R(t) – pouzdanost u funkciji vremena P0 – početni broj elemenata PS– broj elemenata koje su nakon odre enog vremena ostale ispravne Pf – broj elemenata koji je otkazao nakon odre enog vremena
  45. 45. +∞ R(t1) = 1- F(t1) = P(t>t1) = ∫ f (t )dt t1 . Vjerovatnoća da će se otkaz sistema desiti poslije vremena t1, naziva se funkcija pouzdanosti.
  46. 46. Funkcija pouzdanosti R (t) 1 0 t
  47. 47. Funkcija gustine stanja u otkazu Kod prekidnih promjena stanja, funkcija gustine pojava stanja u otkazu dobija se iz: f(t) = N n*∆t .......................................................................... gdje je:- ∆ t – interval posmatranja, N – broj pojava stanja u otkazu n – ukupan broj pojava stanja u radu i u otkazu
  48. 48. Funkcija gustine stanja u otkazu Funkcija gustoće otkaza f(t) jest funkcija koja prikazuje učestalost otkaza jedne komponente za bilo koje vrijeme
  49. 49. Intenzitet otkaza • intenzitet otkaza, f (t ) λ(t) = R (t ) je vjerovatnoća da će sistem koji se nije nalazio u otkazu do vremena t1, otkazati u narednom periodu rada .
  50. 50. Intenzitet otkaza •intenzitet otkaza je omjer komponenata u otkazu prema ispravnim komponentama (1) Uvrštavanjem u jednačinu (1) i integriranjem dobije se: Ovo je jednačina pouzdanosti za ure aj sa konstantnim intenzitetom otkaza ili intenzitetom slučajnih otkaza (chance failures rate) – vrijedi samo za period od početnih otkaza do perioda dotrajalosti.
  51. 51. λ – intenzitet otkaza Rani λ otkazi Slučajni otkazi Pozni otkazi t Kada otkaza, čamac otkaza • λ – intenzitet otkaza je učestalost pojavljivanja otkaza u nekom sistemu (broj otkaza na sat ili broj otkaza na odre eni broj operacija )
  52. 52. λ – intenzitet otkaza Bathtub curve Infant Mortality Increasing failure rate burn-in-period Decreasing aging Steady State failure rate Constant failure rate Random failures
  53. 53. Početni otkazi (early failures) • Nastaju u samom početku rada sistema. Uzrok može biti slaba izrada, pogrešna montaža, slaba kontrola kvalitete. • Primjer: slabo zavrnuti vijci na cjevovodima • Otklanjaju se u periodu uhodavanja – burn in period u probnoj vožnji i u prvoj godini eksploatacije.
  54. 54. Korisni vijek trajanja komponente Tw (usefull time) • je vremenski period od završetka uhodavanja do otkaza prve komponente u velikoj populaciji istovrsnih komponenti. Kad bi se sve komponente neposredno prije nastupa tog vremena zamijenile, ne bi bilo otkaza zbog dotrajalosti (striktno preventivno održavanje) – • Primjer: avionski motor se mijenja nakon 10 000 sati bez obzira što bi mogao još raditi.
  55. 55. otkazi zbog dotrajalosti (wearout failures) • Nastaju ako se sistem ne održava po striktnom preventivnom principu. Uzrok su dotrajalost komponenata (istrošenost, zamor materijala …)
  56. 56. Srednje vreme izme u otkaza MTBF h [ ∑ tuoi −turi ] τ =1 h [h ] t uri t uoi -vremenski period u radu -vremenski period u otkazu h =m +n -broj pojavljivanja t uri t t uoi
  57. 57. Vremenska slika stanja B1 B2 B3 Up Down A1 A2 A3 t Up: Sistem up i radi Down: System se opravlja
  58. 58. Mean Time Between Failure (MTBF) MTBF je definisano kao srednje vrijeme izme u sukcsivnih otkaza. (A1 + B1) + (A2 + B2) + (A3 + B3) MTBF = 3 B1 B2 B3 Up Down A1 A2 A3 t
  59. 59. Mean Time To Fail (MTTF) MTTF je definisano kao srednje vrijeme dešavanja prvog otkaza poslije stupanja u dejstvo. B1 + B2 + B3 MTTF = 3 B1 B2 B3 Up Down A1 A2 A3 t
  60. 60. Mean Time To Repair (MTTR) MTTR je definisano kao srednje vrijeme korektivnog održavanja. A1 + A2 + A3 MTTR = 3 B1 B2 B3 Up Down A1 A2 A3 t
  61. 61. Ako se izraz za pouzdanost integrira od nula do beskončno dobit će se srednje vrijeme izme u otkaza MTBF ili m: Stoga se može napisati:
  62. 62. Standardizovana kriva pouzdanosti
  63. 63. Ako je vrijeme rada sistema jednako MTBF (m) onda je vjerovatnoća ispravnog rada sistema uvijek 36,8%. Npr. ako sistem ima 100 istih komponenti, nakon vremena MTBF svega njih 37 će biti ispravnih, a ostalih 63 će otkazati prije isteka vremena MTBF. Ako jedan sistem treba da ima pouzdanost od 0,99 za 1 sat rada, onda MTBF mora biti 100 sati (vidljivo iz grafikona). Takav bi sistem za 10 sati rada imao pouzdanost od 0,951.
  64. 64. t=MTBF => R(t) = 36,8%. Pouzdanost R(t) 1.0 0.8 0.6 0.4 0.36 0.2 0 1 2 MTBF MTBF Vrijeme t
  65. 65. µ: mean, σ: std. deviation
  66. 66. KRAJ Dr Marinko Aleksić dipl.inž.

×