Side 1 av 18. NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR TEKNISK KYBERNETIKK Faglig kontakt under eksamen Navn: Tor Onshus Tlf.: 94388 Løsningsforslag EKSAMEN I FAG 43312 INSTRUMENTERINGSSYSTEMER Onsdag 5. Mai 1999 Tid: kl 09.00 13.00 Hjelpelpemidler: B1 - Typegodkjent kalkulator, med tomt minne, i henhold til liste utarbeidet av NTNU, tillatt. - Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt. NB! Tallene i parentes angir den relative vekt oppgaven tillegges ved bedømmelse.
Side 2 av 18. 1. Normer og standarder (22%). a) EØS, CEN, CENELEC, DIN, IEC, IEEE, ISO og SAE er eksempler på viktige institusjoner på verdensbasis. Ellers kan nevnes CCITT og CEPT som er viktige institusjoner for standardisering av telesystemer (ref. Datakommunikasjon). Det er et stort behov for standardisering for å kunne koble sammen forskjellig Utstyr, men problemet er at det for leverandørene ligger et konkurransefortrinn i å få sin egen standard akseptert som nasjonal eller internasjonal standard. Hvis man internasjonalt er blitt enige om en felles standard, da kan en Kundebedrift koble sammen utstyr fra forskjellige leverandører. Dette vil gi større konkurranse mellom leverandører, større markeder for alle leverandører og lavere priser på utstyr som er spesifisert etter en allment akseptert standard. Her er internasjonale standarder for telesystemer (ref. Datakommunikasjon) gode eksempler. b) Eksempler på bedriftsinterne regelverk er nummereringssystemer og bedriftsinterne spesifikasjoner. Eksempler på anvendelse og oppbygging av bedriftsinterne regelverk er: - ABCD_12345_9_5239 som beskriver et produkt på grunnlag av et bedriftsinternt nummereringssystem. - Bedrift A: Transportlag i vårt produkt er standardisert etter CCITT X214. Dette kan være en bedriftsintern spesifikasjon. - Bedrift B: Fysisk lag i vårt produkt er standardisert etter ISO 8802 og CCITT X25. Dette kan være en annen bedriftsintern spesifikasjon. Hvilke standarder Bedrift A og Bedrift B har standardisert de andre 6 lag etter (som ikke er nevnt her) er ikke gitt, og kan være forskjellige for de to bedrifter. I tillegg er det ikke gitt at de oppgitte standarder stemmer overens med en internasjonal standard for alle aktuelle lag for et gitt produkt. Andre eksempler er også mulige, men nasjonale lover, forskrifter og allment aksepterte avtaler, er ikke å betrakte som bedriftsinterne regelverk. c) Ja, man må følge EN-standardene. Begrunnelse: Særnorske standarder må vike for EN-standardene, selv om standardene rent formelt ikke må følges. En EN-standard er å betrakte som en standardisert måte å oppfylle kravene i direktivet på (teknisk realisering) og har ikke på samme måte som direktivene, juridiske implikasjoner. Bestemmelsene i de nye Europanormene utformes i form av direktiver hvor målsettingen i direktivene er bindende for alle EØS-medlemsstater. Direktivene
Side 3 av 18. inneholder krav til myndighetene i de enkelte land om å implementere direktivene i nasjonale forskrifter. Disse direktivene har en hel del standarder knyttet opp til seg. Norge har forpliktet seg til å følge disse direktivene, uavhengig av EUmedlemskap. EU-direktivene vil etter en tid komme inn på de fleste områder, som overnasjonale minimumskrav Norge har forpliktet seg til å følge. Lover, forskrifter og direktiver utgjør bindende rammevilkår. Brudd på disse kan medføre store konsekvenser i form av bl.a. produktansvar. d) CE merket er det synlige bevis for at produktet oppfyller de grunnleggende HMS kravene i direktivet. Andre krav som må oppfylles er: - Krav til produktet. - Dokumentasjon som kreves: 1) Bruksanvisning 2) Teknisk Dokumentasjon 3) Framgangsmåte for å dokumentere samsvar med direktivet. Hovedelementene i prosessen frem mot CE -merket er: 1) Klassifikasjon av produktet 2) Risikoanalyse 3) Utarbeiding av dokumentasjon. e) Viktige hovedgrupper av informasjonskilder er: - Sentrale myndigheter og standardiseringsorganer: (1) Utenriksdepartementet: om EØS og EU. (2) Nærings og energidepartementet: informasjonspakke om offentlige innkjøp. (3) Bokhandlere: Offentlige publikasjoner, nasjonale lover og forskrifter. (4) Biblioteker og Narvesen Info Center: Nyere EU-publikasjoner. - Informasjon fra kontroll- tilsynsmyndigheter: (1) Konkurransetilsynet: Skal ta seg av saker som faller under EØS` konkurranseregler. (2) Arbeidstilsynet: Dette har forvaltnings-, tilsyns- og informasjonsoppgaver i forhold til bl.a. forskrift om maskiner, arbeidsmiljøloven, ferieloven og konkurser.
Side 4 av 18. (3) Direktoratet for brann- og eksplosjonsvern: Dette forvalter lov om brannvern, lov om brannfarlige varer og lov om eksplosive varer. (4) Produkt- og elektrisitetstilsynet: Dette har tilsyn med at lov om elektriske anlegg, og elektrisk utstyr, blir overholdt. Det har også en ny forbrukersikkerhetsenhet. (5) Oljedirektoratet: Forvalter petroleumsloven inkludert bl.a. sikkerhetsforskrifter, internkontrollforskrifter, risikoanalyseforskrifter og arbeidsmiljøforskrifter. (6) Produktregisteret: Innhenter og tilrettelegger opplysninger om kjemiske helseog miljøfarlige stoffer og produkter. (7) Statens Forurensningstilsyn (SFT): Forvalter forurensningsloven og deler av produktkontrolloven. SFT gir ut en brosjyre med oversikt over alle forskrifter som er gitt i medhold til disse to lovene. - Andre kilder: (1) Euro Info Centres, i Norge EF-informasjonskontoret for næringslivet (tilknyttet Norges eksportråd): Et nettverk av EU- ekspertise for mellomstore og små bedrifter. (2) Stiftelsen Lovdata: Rettslige informasjonssystemer. Har oppdatert norsk regelverk og praksis og EØS- og EU-informasjon. (3) NHO`s juristgruppe: Svarer på spørsmål om konkurranserett (for medlemsbedriftene). (4) Standardiseringsorganer i Norge: - NSF: Norges Standardiseringsforbund (NS, representerer Norge). - NAS: Norsk Allmennstandardisering. - NBR: Norges Byggstandardiseringsråd. - NTS: Norsk Teknisk Standardiseringssentral (representerer EN og ISO). - NEK: Norsk Elektroteknisk komite (representerer IEC og CENELEC). - NPD: Norwegian Petroleum Direktorate (Oljedirektoratet). EUrakel er et dataprogram utviklet for NTS og NEMKO av SINTEF. EUrakel benyttes som veiledning i arbeidet med å tilfredsstille krav som stilles til et
Side 5 av 18. produkt. Dette gjøres ved å: (1) Avgjøre hvilke direktiver som gjelder for produktet maskin/emc/lvd. (2) Gjennomføre grov risikoanalyse. (3) Lage forslag til innhold i risikoanalyse, brukerveiledning og teknisk dokumentasjon. (4) CE-merking med typeeksempler. (5) Hjelp med de viktigste skjemaene. (6) Svar på typiske spørsmål og problemer. EUrakel inneholder også mange referanser til andre dokumenter og informasjonskilder. Oppgaven krever at det nevnes minimum 3 organisasjoner i hver hovedgruppe. 2) Industriell kommunikasjon (24%). a) OSI-modellen beskriver hvordan protokoller for digital kommunikasjon skal bygges opp i sju lag. To systemer som benytter Ethernet og kommuniserer ved hjelp av en kommunikasjonsprotokoll i henhold til ISO/OSI hierarkiet kan kobles på samme kabel, og lese hverandres meldinger, men ikke nødvendigvis forstå hva som er innholdet I meldingen. Det som er standardisert for de ovennevnte systemer er grensesnittet og nivåer, samt måten å beskrive dette på. b) CSMA/CD har klart lavere forsinkelse enn Token passing når total belastning er lav inntil ca. 50% av maksimal kapasitet for et nett. Når belastningen øker over ca. 50% av maksimal kapasitet for et nett øker forsinkelsen i CSMA/CD nett dramatisk, mens forsinkelsen i Token passing nett er relativt konstant og klart lavere enn i CSMA/CD nett. CSMA/CD og Token passing protokollene har følgende fordeler og ulemper: Fordeler CSMA/CD: - Effektiv for meldinger med varierende lengde - Enheter sender bare ved behov - Rask overføring ved liten belastning på nettet - Billig i innkjøp - Enkelt å koble inn ny enhet i eksisterende nett - Lite nettadministrasjon.
Side 6 av 18. Ulemper, CSMA/CD: - Stokastisk nettforsinkelse - Upredikterbar forsinkelse ved stor belastning - Forsinkelsen øker eksponentielt med økende last - Ikke mulig å prioritere meldinger i nettet - Krav til minste lengde av melding. Fordeler, Token passing: - Deterministisk tilgang til nettet - Stor alarmbelastning mulig - Predikterbar forsinkelse ved stor belastning - Forsinkelsen øker lite med økende last - Mulighet for å prioritere meldinger mellom nodene. Ulemper, Token passing: - Dyr nettilkobling - Komplisert protokoll - Begrenset sending av informasjon pr. sending/token - Vanskelig å koble inn ny enhet - Må ha spesiell algoritme for å regenerere tapt token - Enheter sender alltid token videre til neste, uansett om de andre trenger det eller ikke - Vanskelig konfigurering av timere o.s.v. i nettet. Oppgaven krever oppgitt minst 3 fordeler og 3 ulemper for hver av de to protokoller. c) En feltbuss implementerer lag 1 (Fysisk lag), lag 2 (Datalinklag) og lag 7 (Applikasjonslag) i ISO/OSI hierarkiet. Funksjonsblokker som er implementert i brukerlaget er objekter som er distribuert til de enkelte enhetene. Dette gjelder følgende enheter: - Regulatorblokk - Transducerblokk - Alarmgiver - Analog Input blokk - Analog Output blokk
er de viktigste funksjonsblokker i brukerlaget. Spørsmålet krever at minst 3 funksjonsblokker blir oppgitt. Side 7 av 18. d) Målet med å utvikle en internasjonal standard for digital kommunikasjon mellom systemer og feltinstrumenteringen er de muligheter, og den valgfrihet, det gir å kunne koble sammen utstyr fra flere leverandører i et nett som har til oppgave å gi digital kommunikasjon mellom systemer og feltinstrumenteringen. I tillegg oppnår kundebedrift å frigjøre seg fra en tidligere avhengighet av en gitt everandør. Samtidig vil en internasjonal standard gi følgende fordeler for produsenter og kundebedrifter: - Produsenter får et større marked for sine produkter. Dette inspirerer til en mer rasjonell produksjon av produkter med en bedre kvalitet, ofte til en lavere pris, som har en kjent internasjonal standard. - Kundebedriftene får større valgfrihet, i tillegg til de muligheter valgfrihet mellom forskjellige leverandører kan gi. Ved større leveranser kan en anbudsinnbydelse gi gunstige priser, produkter med høy kvalitet samt en gunstig avtale om leveringstidspunkt. I tillegg er det mulig å kontraktsfeste en garantiavtale, i tillegg til en serviceavtale for det leverte produkt. - Krav om en gitt internasjonal standard for de forskjellige produkter og enheter kan spesifiseres, som en del av kundebedriftens spesifikasjoner av gitte innkjøp. Ulemper med digital signaloverføring kontra analog 4 20 ma strømsløyfe: (1) 4-20mA er enkel, universell, standardisert og godt innarbeidet. (2) Med 4-20mA er det enkelt å skifte ut enheter med enheter fra andre fabrikanter (leverandøruavhengig). (3) 4-20mA har erfaringsmessig høy pålitelighet. (4) 4-20mA har i rask signaloverføring pga. direkte kobling uten systemadministrasjon. (5) 4-20mA er enkel å vedlikeholde og teste (detekterer brudd og kortslutning). (6) 4-20mA har enkel: - Installasjon - Operasjon - Vedlikehold. (7) Feilsøking på digitale kommunikasjonssystemer er mer komplisert. (8) 4-20mA er lite følsom for støy.
Side 8 av 18. (9) 4-20mA har effektoverføring og signal på et par. (10) Ex-i. Oppgaven krever oppgitt minimum 2 av de ovennevnte ulemper. e) En Router brukes for logisk oppdelte nett og inneholder de samme funksjonene som en bru. Den er imidlertid mye mer fleksibel. Dette innebærer at den har følgende funksjoner: - Forsterker som regenererer signalet mellom to forskjellige nett. - Routeren kan overføre meldinger mellom forskjellige nett. Routeren er protokollavhengig og overfører bare meldinger for de protokoller den kjenner igjen. - Mellomlagring/forsinkelse før de meldingene som skal til en node på den andre sida, til et annet nett, sendes videre. En Router implementerer følgende lag i ISO/OSI hierarkiet: - Fysisk lag - Datalinklag - Nettlag. 3. Prosjektering og prosjektstyring (22%). a) Følgende oppgaver, og ansvar, er tillagt prosjektledelsen: (1) Internt ansvar ovenfor bedriftens ledelse, eller prosjektets kontakt mot ledelsen, hva gjelder rapportering av framdriftsplaner og resultater. I tillegg kan prosjektet, grunnet interne tidsfrister i tillegg til prosjektets spesifikasjoner, interne kvalitetskrav samt lovfestede krav angående HMS og arbeidsmiljø måtte rapportere følgende: - Hvordan er prosjektets framdrift, sett forhold til de opprinnelige planer? - Hvilke foreløpige resultater er oppnådd, og er resultatenes kvalitet i samsvar med prosjektets spesifikasjoner samt de gjeldende interne kvalitetskrav? - Hvilke resultater har de enkelte prosjektgrupper oppnådd, og fungerer de forskjellige prosjektgrupper som forutsatt. Hva med trivsel i prosjektgruppene, eller sykdom som kan relateres til arbeidet i prosjektet/ de forskjellige prosjektgruppene?
Side 9 av 18. (2) Planlegging av prosjektets framdrift, da spesifisert i delprosjekt/deloppgaver som er fordelt på prosjektgruppene i samarbeid med de forskjellige prosjektgrupper. For eventuell oppfølging, og endringer av framdriftsplaner, er prosjektledelsen ansvarlig for innhenting av rapporter om prosjektgruppenes framdrift i tillegg til resultater, og eventuell sykdom/skader internt i de forskjellige prosjektgrupper. (3) Sammensetting av prosjektgrupper, etter potensielle deltakeres kompetanse, samt fordeling av arbeidsoppgaver i tråd med prosjektets tidsplaner, i tillegg til utarbeidede framdriftsplaner. Der det er nødvendig skal informasjon om de spesifikasjoner, og interne kvalitetskrav, oppgis. Samtidig skal krav om interne tidsfrister, samt informasjoner fra prosjektgruppen og framtidige møter med prosjektgruppen, framsettes. Deltakelse i framtidige tester, og eventuelle, leveranser skal prosjektledelsen gi informasjon om, i rimelig tid før den aktuelle milepæl. Følgende oppgaver og ansvar er tillagt prosjektmedarbeiderne: (1) Gjennomføre sine deloppgaver, i tråd med de aktuelle forutsetninger, hva interne tidsplaner, oppgitte spesifikasjoner og interne kvalitetskrav. Samtidig alle prosjektmedarbeiderne gi informasjon om eventuelle vanskeligheter faglig, personlig eller helsemessig. Vanskeligheter med å holde prosjektgruppens interne tidsplan, hva gjelder egne deloppgaver, skal også rapporteres prosjektledelsen - via prosjektgruppens kontaktperson, eller i prosjektmøter med prosjektledelsen. (2) Behov for ekstern kompetanse, grunnet manglende kompetanse internt i prosjektgruppe/prosjekt skal prosjektgruppene gi informasjon om, hva gjelder egne deloppgaver, til prosjektledelse helst på et tidlig stadium i prosjektet. (3) Nødvendig deltakelse i milepæler er også en del av prosjektdeltakernes ansvar og oppgaver. Oppgaven krever minimum et kjennskap til de faglige og administrative oppgaver som var tillagt prosjektleder/prosjektdeltakere i det gjennomførte prosjekt. Dokumenterte kunnskaper, i tillegg til dette, er positivt. b) Kundebedrift vil i de fleste tilfelle, og i en normalsituasjon, sikre seg på følgende måter: (1) Alvorlig kompetansesvikt i selgende bedrift kan føre til annulering av hele - eller deler av kontrakten. (2) Den nevnte situasjon skal ikke, hva gjelder kostnader og spesifiserte krav til produktets kvalitet, innebære kostnader eller svekkelse av produktets kvalitet.
Side 10 av 18. (3) I tilfelle forsinkelser, ut over de krav som stilles i kontrakten, vil såkalte forsinkelsesbøter kunne pålegges selgende bedrift i form av redusert pris på aktuelle produkter. Selgende bedrift har ansvaret for den inntrufne situasjon og må bære det økonomiske ansvar. Et unntak her er, i tilfelle det kan dokumenteres at kundebedrift har underslått viktige opplysninger under kontraktsforhandlinger eller i anbudsinnbydelsen. Dette er sjelden tilfelle. Kontrakter om underleveranser, av konsulenthjelp og utstyr, må inneholde spesifiserte krav som er identiske med de spesifiserte krav for de aktuelle produkter i kontrakten mellom Selgende bedrift og Kundebedrift. Dette er et ansvar som er tillagt Selgende bedrift. Krav om forsinkelsesbøter, i tilfelle forsinkelse i leveringer av utstyr, samt ferdigstillelse av arbeid i inngåtte konsulentkontrakter, kan også kreves kontraktfestet av Selgende bedrift. Underleverandører og konsulenter er ansvarlig for at avtalefestede h.h.v. kontraktsfestede produkter, eventuelt konsulenthjelp - blir levert/ferdigstilt, i tråd med de gjeldende spesifikasjoner og tidsfrister i aktuelle avtaler og kontrakter. Oppgaven krever gitt et sammendrag av de aktuelle ansvarsfordelinger, og eventuelt unntakstilfelle som kan oppstå. c) Man kan be bedriften dokumentere at den er sertifisert etter en gitt ISO 900X standard ( ISO 9000, ISO 9001, ISO 9002 og ISO 9003) f. eks. Man har da kjennskap til hvilken standard som er aktuell i en eventuell kontrakt. Dette er som regel intet problem å få dokumentert. ISO 900X sertifisering innebærer en internasjonal godkjennelse av kvalitet på produkter til selgende bedrift. Dette gir selgende bedrift en ekstra reklameeffekt. Alternativt kan man ta kontakt med ISO s representant/avdeling i Norge for å få bekreftet eventuelle påståtte ISO 900X sertifiseringer. Imidlertid det første alternativ vil som regel gi den dokumentasjon som man ber om. De produktkrav som avgjør hvilken standard man skal velge er etterspurt produkt og kvalitet på dette. Det vises her til Ref 18 i alfabetisk ordliste i lærebok. Se på ISO 9000, 1988 bl.a. t.o.m. ISO/TR 9007,1987. d) Prosjektfaser, mellom idestudie og oppstart, for et prosjektert anlegg er: - Forstudie - Forprosjekt
Side 11 av 18. - Detaljprosjektering - Prod. Bygging og sammenkobling - Utprøving - Oppstart - Drift - Avvikling. Oppgaven krever oppgitt minimum 4 av de ovennevnte prosjektfaser. I tillegg til prosjektfasene inngår følgende milepæler: - FAT: Factory Acceptance Test. Full test i fabrikken til leverandøren - Loop Test: Testing av hele reguleringssløyfer, forrigling og styring og alle I/O - SAT: Site Acceptance Test. Overtagelse av ferdig igangkjørt anlegg. 4. Dokumentasjon og prosedyrehåndtering (12%). a) Et databasert dokumentasjonssystem struktureres i prinsippet som følger: - Hvert fag sin applikasjon (med egen database og forskjellige formater). - Alle tags (Function Tags) er lagret i en egen database. - Scannede tegninger, og kompliserte datablad, er lagret i en en egen database. - Det er dataaksess mellom de fleste databaser, inkludert database for function tags. Følgende standardiseringer er utført, eller tilstrebes utført: - Function tags, og anvendte symboler, er standardisert. - Tekniske løsninger er standardisert. - De anvendte informasjonsmodeller tilstrebes standardisert. Den 3 lags arkitektur som POSC/CAESAR databasert dokumentasjonssystem implementerer består av følgende lag: Lag 1 er en generisk datamodell (Storage Model) som omfatter følgende: - Fysisk representasjon/implementasjon i database (Oracle database o.l.). - Alle tabeller relatert til dokumentasjonssystemets database.
Lag 2 (Conceptual Model) omfatter den anvendte Product Model The Engineering Framework som består av informasjon strukturert som Ingeniør modeller. Side 12 av 18. Lag 3 (Application View) er et grensesnitt mot Applikasjonslaget og kan betraktes som dokumentasjonssystemets presentasjonslag. Lag 3 beskriver hvordan dokumenter, datablad og scannede tegninger o.s.v. skal tegnes opp. Lag 2 (Conceptual Model) implementerer POSC/CAESAR Product Model? b) Dagens databaserte dokumentasjonssystem er strukturert etter hovedregelen: Hvert fag sin applikasjon, med egen database og forskjellige formater. Dette gir følgende svakheter for dokumentasjonssystemet: - Dyre/tunge oversettelser mellom systemer. - Dårlig ytelse for dokumentasjonssystemet. - Flere instanser av hver database. Framtidens databaserte dokumentasjonssystem kan, i prinsippet, struktureres med alle fag i en felles database hvor alle fag har en felles applikasjon, og hvor alle data har samme format. Dette gir følgende 3 eksempler på viktige forbedringer: - Ett format, hvilket unngår problemet med dyre/tunge oversettelser. - Rask oppdatering, hvilket innebærer høy ytelse for dokumentasjonssystemet. - Ikke duplisert informasjon. c) Viktige motivasjoner for utarbeidelse av et databasert prosedyrehåndteringssystem: - Verifikasjon av prosedyrer før oppstart. - Operatørtrening kan gjennomføres. - Forbedret tilgjengelighet av prosedyrer. - Mulighet til å legge inn kommentarer til prosedyrer/prosedyretrinn. - Dokumentasjon av hvordan prosedyrene faktisk blir kjørt blir tilgjengelig. - Årsaker til feilsituasjoner kan spores. - Prosedyrer blir klare og konsistente. Det kreves oppgitt 4 av de ovennevnte motivasjoner i første del av delspørsmålet. Fig. 4.1. viser det etterspurte blokkskjema i andre del av denne deloppgave.
Side 13 av 18. 5. Drift og vedlikehold (10%). a) De 4 hovedtyper vedlikehold er: - Forebyggende vedlikehold: Dette er det vedlikeholdet som skal hindre at feil oppstår og finne feil som allerede er i systemet, men som ikke er oppdaget. Forebyggende vedlikehold er enten gitt av ønsket om å holde sikkerheten på et forsvarlig nivå, eller det er gitt av økonomisk optimalisering. Når det gjelder sikkerhetskritisk utstyr vil en som regel ha forebyggende vedlikehold for å opprettholde sikkerheten. Hvor mye forebyggende vedlikehold en skal utføre er en balansegang. Hvis en har for mye, vil en bruke uforholdsmessig mye tid og penger på det, samtidig som utstyret slites og skrus i stykker pga. vedlikehold. Utstyr kan også bli ødelagt av Vedlikehold. Dette skyldes prosedyren med kontroll av utstyr, samt anvendelse av standard vedlikeholdsrutiner som egentlig er tilpasset annet utstyr. Historikk over anlegget er et viktig grunnlag for det forebyggende vedlikehold. Ut fra erfaring kan en bestemme hvor ofte det er nødvendig å vedlikeholde en komponent. Disse erfaringsdataene kan enten skaffes fra eget anlegg og personell, eller en kan finne informasjon hos leverandøren, i databaser eller håndbøker. Formålet er å kunne forutsi hva som feiler og når det feiler, slik at en kan tilpasse det forebyggende vedlikehold etter etter den tilgjengelige informasjon for anlegget. - Korrektivt vedlikehold: Her lar en komponenten gå til den feiler, fordi det er rimeligst eller fordi en ikke klarer å forutsi når den feiler. En må imidlertid følge opp kostnader og frekvenser, slik at en eventuelt foretar en modifikasjon for å redusere frekvensen, eller innfører forebyggende vedlikehold. Som en skjønner er det en balanse mellom forebyggende og korrektivt vedlikehold, det er et optimum et sted. Hvis alt vedlikehold skulle være f.eks. forebyggende, det ville koste enorme summer. På samme måte ville det bli lite lønnsomt å la alle komponentene gå til de feiler. Som regel må en ha personell uansett for å ta korrektivt vedlikehold, så da kan disse utnyttes til forebyggende vedlikehold også. - Periodisk vedlikehold: Dette er forebyggende operasjoner som gjentar seg periodisk. Komponenten inspiseres og overhales, f.eks. på verksted. Det er selvsagt et stort antall operasjoner som foretas under et periodisk vedlikehold. Disse er delvis basert på leverandørens spesifikasjoner, men også på grunnlag av erfaring om problemområder i den bestemte fabrikken.
Side 14 av 18. Perioden kan også være gitt av kalenderen, slik som for større revisjoner på større revisjoner på plattformer i Nordsjøen. Her velges sommermånedene på grunn av været. Ellers er kalenderbasert enklest å administrere, da en slipper rutiner og målinger for å registrere driftstid. Ofte brukes ferieavviklingen for driftspersonalet til å utføre større vedlikehold med innleid personell. Enkelte komponenter er også slike at de slites etter kalendertid. f.eks. vil gummipakninger eldes slik, også når de ligger på lager. En forutsetter som regel at vedlikeholdet er så omfattende og så ofte at komponenter med stor sannsynlighet vil virke tilfredsstillende til neste vedlikehold. Om en komponent må ha periodisk vedlikehold eller ikke er bl.a. gitt av hvor kritisk denne komponenten er. - Tilstandsbasert vedlikehold: Tilstandsbasert vedlikehold er basert på måling/inspeksjon/sjekk/funksjonstest for å bestemme om komponenten tilfredsstiller de kravene som er stilt. Disse målingene må gjøres, enten under drift eller ved stans, men uten store demonteringer hvis det skal gi noen gevinst. Hvis komponenten ikke tilfredsstiller kravene, må en inn med korrektivt vedlikehold. Kravene for tiltak er som regel satt så strenge at korreksjonen kan vente, f.eks. til neste planlagte stans. Dersom de fleste feil som en velger å overvåke har en langsom utvikling, blir det et økonomisk optimaliseringsproblem å foreta korrektivt vedlikehold til rett tid. Det er svært viktig å få inn krav om feildeteksjon i spesifikasjonsfasen, slik at tilstrekkelig instrumentering kan installeres. I mange tilfeller er måleutstyret så dyrt i forhold til komponenten at det er billigere også på lang sikt å skifte komponenten regelmessig enn å overvåke den. Ofte er systemene for vedlikehold egne databaserte systemer uten kobling til styringssystemet forøvrig. En slik kobling vil imidlertid kunne gi ekstra målinger for regulering av prosessen. Hvis en har vibrasjoner i et lager på en papirmaskin er ikke det interessant bare for vedlikehold, det indikerer også at en vil få en forringelse av kvaliteten på papiret, f.eks. med svingninger i papirkvalitet. Disse svingningene oppdages ofte sent i prosessen, f.eks. ved laboratorieanalyse av papiret, så det vil bli produsert mye til redusert kvalitet før det oppdages på ordinær måte. Feildeteksjon er viktig for å kunne gjøre stansen i produksjon kortest mulig. Mange instrumenter er tatt ut for service på grunnlag av feil diagnose, og en korrekt feildiagnose vil derfor forbedre produksjonsregulariteten. Denne type feildeteksjon behøver ikke å være særlig avansert. Et eksempel kan være en strømningsmåler som svikter til 100% utgangssignal. At det da er noe feil kan detekteres automatisk
Side 15 av 18. ved å sammenligne det signalet som går til reguleringsventilen med målingen. Hvis det er for stor forskjell er det noe feil i sløyfa. Selvsagt er det stort sett et kostnadsspørsmål om en kan måle eller ikke. Det meste er teknisk mulig, men kostnadene kan ikke forsvares da de ikke fører til en tilsvarende utgiftsreduksjon. b) Et vedlikeholdssystem må inneholde funksjoner, både for daglig styring og langsiktig forberedelse. Spesielt er det viktig med historikk, statistikk og analyser for å kunne forbedre vedlikeholdet, men også som designgrunnlag for framtidige nybygginger. Også her er det viktig å kunne lære av sine feil for å kunne forbedre seg. Et vedlikeholdssystem må samle riktig informasjon og kunne bruke statistikk på denne. Årsaker til at den nevnte metode innebærer feil er følgende: - Manuell diagnose er basert på følgende metoder: (1) Metode basert på virkemåten og kjennskap til utstyret (2) Metode basert på prosedyrer. Manuell diagnose krever mye kunnskap fra personellet, men en undersøkelse (IFEA 1991) viser følgende: - Gruppen uten spesiell instruksjon fant like mange av de kjente feil som de andre. - Samme gruppe fant minst nye/ukjente feil. - Gruppen basert på virkemåte fant like mange av de kjente feilene som de andre. - Samme gruppe fant mindre nye/ukjente feil enn prosedyregruppen. - Gruppen basert på prosedyrer fant like mange av de kjente feilene som de andre. - Samme gruppe fant flest nye/ukjente feil. Automatisk diagnose er basert på antakelser om at registrert feilrate kan regnes som konstant. Konklusjonen er at begge metoder introduserer statistiske feil, og feil som skyldes menneskelig svikt. Tross alt ved å kombinere de nevnte metoder får man det beste resultat, men man skal ikke være bastant i tolkning av de oppnådde resultater.
Side 16 av 18. 6. Brann og eksplosjonsvern (10%). a) Egensikkert utstyr: Med Ex i egensikkert utstyr menes utstyr der energien i signalet er begrenset. Den egensikre utførelsen skal, ved slutting/bryting av kretsen el.l. ikke frambringe gnister eller oppvarming som kan antenne en gassblanding. Energien som er lagret i kretsen skal være lavere enn minste tennenergi. På grunn av den lave energien, 2-3W, egner denne beskyttelsen seg bare for svakstrøm og instrumentering. For dimensjonering av Ex i utstyr anvendes en sikkerhetsfaktor på 1.5 for å øke sikkerheten og redusere sannsynligheten for antenning. Dette innebærer at en egensikker komponent, som er påstemplet minste tennergi = 3W, kan anvendes i kretser hvor energien i signalet er inntil 2W. Avhengig av antall feil som kan inntre før kretsen kan forårsake en antennelse under normal drift skiller en mellom: - Ex ia: Enkeltfeil, eller kombinasjon av to feil, skal ikke kunne forårsake antennelse (sone 0-2). - Ex ib: Enkeltfeil skal ikke kunne forårsake antennelse (sone 1-2). For å ha en egensikker krets behøver ikke transmitter/feltinstrumenteringen å være Ex-beskyttet. Beskyttelsen for kretsen som helhet ligger i de egensikre komponentene i kontrollrom/apparatrom, f.eks. barrierer som begrenser effekten tilført felten. For kobling av egensikre kretser benyttes spesiell blå kabel med skjerm for beskyttelse mot overspenning og induksjon. Disse kablene bør legges i egne traseer for å hindre induksjon osv. fra andre kabler. Denne beskyttelsesarten er mye brukt i feltinstrumentering og er en elegant løsning, spesielt for spenningssignaler. Zenerbarrierer og trafoisolert barriere er to metoder som anvendes for å begrense energien i utstyr for Ex områder. b) De to hovedprinsipper for røkdetektorer som benyttes i dag er: - Optiske røkdetektorer som er basert på to forskjellige prinsipper: (1) Demping av lyset: Disse detektorene er basert på at lysstrålen avtar når det kommer røk inn i detektorens målekammer. Dersom minimumsgrensen underskrides gis alarm.
Side 17 av 18. Dette prinsippet er svært lite brukt i dag, da det er en usikker måte å detektere røk på. Metoden er usikker fordi den er basert på lysdemping, og den vil derfor være følsom for forurensing. Prinsippet blir til enviss grad benyttet i såkalte aspirasjonsdetektorer. Dette er detektorer som suger inn luft/røk fra bestemte steder til en sentral detektor. Disse detektorene er ofte justert svært følsomt og kan bare brukes i områder med ren atmosfære, f.eks. datamaskinrom, telefonsentraler og elektronikkskap. Også for linjedetektorer for røk kan dette prinsippet benyttes. Problemet er da at en må ha fri sikt med en reflektor i enden eller evt. en sender og en mottaker. For at dette prinsippet skal være brukbart må en automatisk skille mellom blokkering av strålen og røk, ellers kan prinsippet bare brukes der det ikke kan forekomme blokkering. (2) Spredning: De fleste optiske punktdetektorene som brukes i dag er basert på dette prinsippet. En lyskilde (vanligvis IR-LED) sender lys ut i målekammeret. Normalt, uten røk, vil bare en liten del av lyset nå fotocellen. Dette lyset kan brukes til å overvåke at det optiske systemet er i orden. Når det kommer røk inn i kammeret vil lyset bli spredt, og mer lys kommer ned på fotocellen. Overskridelse av maksimumsgrensen gir alarm. Denne metoden er sikrere fordi den er basert på lysspredning i stedet for demping. Detektoren kan gjøres følsom både for max- og min- grenser. Minimumsgrensen kan underskrides, f.eks. ved belegg på speilet, som følge av forurensning. Vanlig bølgelengde for lyskilden ligger i området 0.85-0.950 mikrometer. Ved å pulse lyset kan en hindre at falskt lys fra omgivelsene påvirker deteksjonen. Veldig grovt kan en si at en kan detektere partikler som er like stor og større enn En bølgelengde. Partikler som har en diameter vesentlig mindre enn bølgelengden. vil ikke kunne detekteres, da de ikke sprer lyset. - Ioniske røkdetektorer: Dette er det prinsippet som er mest brukt i f.eks. husdetektorer. Den radioaktive kilden, f.eks.americium 241, sender ut Alfa-partikler (heliumkjerner) eller Betapartikler (elektroner) med relativ stor energi. Disse partiklene lager positivt ladede ioner langs banen, da de fjerner elektroner fra vanligvis nøytrale gassatomer. De elektronene som blir frigjort fester seg raskt på nøytrale (små) gass-molekyler. På grunn av det elektriske feltet som er satt opp over kammeret, trekkes de negative og positive ionene til elektrodene, og det oppstår en liten netto strøm i kammeret (0.1 na). Røkpartiklene er mye større enn gassmolekylene omtalt over. Når det kommer røk
Side 18 av 18. inn i kammeret vil en del av røkpartiklene tiltrekke seg ionene, og strømmen blir redusert fordi massen til de ladede partiklene nå blir mye større og disse kolliderer oftere slik at en får mer rekombinasjon tilbake til nøytrale molekyler. Denne reduksjonen i strømmen gir et mål for hvor mye røk det er i kammeret. Strømmen kan enten måles direkte eller en kan benytte kompensasjon, og øke spenningen slik at strømmen holdes konstant. Denne spenningsvariasjonen brukes så som et mål for mengden røk i kammeret. Oppgaven krever at de to hovedprinsipper oppgis, i tillegg til de to typer røkdetektorer. I tillegg kreves et sammendrag av hovedfunksjonen til de oppgitte prinsipper. Hva gjelder optiske røkdetektorer kreves et sammendrag av hovedfunksjonen til de to forskjellige prinsipper som er aktuelle. c) Slukkemedier som er vanlige i dag er: - Halon: Halon ble mye brukt før til slukking i lukkede rom. På grunn av miljøproblemer (drivhusgass) er den på vei ut. Halon må utløses tidlig i brannforløpet og slukker ved å kvele brannen. Halon kjøler ikke ned det som brenner, så hvis det er for varmt begynner det å brenne igjen når luft kommer til. Halon er ufarlig for mennesker, men elektronikk skades ved at det dannes saltsyre i kombinasjon med vann. - CO2: Kveler på samme måte som Halon, men er farlig for mennesker. - Vanntåke: Spesielle munnstykker gjør at vannpartiklene blir svært små. Brukes bl.a. på elektronikk. Vanntåke er et slukkemedium som er spesielt egnet for elektronikk. Dette går fram av ovennevnte egenskap. - Sprinkler: Store mengder av vann spyles på. Sprinkler både slukker og kjøler, men bruk av f.eks. sjøvann kan gi korrosjon hvis materialene ikke er tilpasset dette. Oppgaven krever at minst 3 slukkemedier nevnes, samt de viktigste egenskaper til de nevnte slukkemedier. I tillegg nevnes hvilket slukkemedium som er egnet for elektronikk.