Analiza modalna

Współczesne projektowanie konstrukcji mechanicznych wymaga nie tylko typowej analiza wytrzymałościowa elementów, ale także uwzględnienia zjawisk dynamicznych. Drgania mogą prowadzić do awarii, zmęczenia materiału czy nadmiernego hałasu – dlatego inżynierowie sięgają po obliczenia MES takie jak analiza modalna, aby już na etapie projektu wykryć potencjalne problemy z drganiami konstrukcji i zapewnić jej bezpieczeństwo. Głośne historie pokazały, że ignorowanie dynamiki bywa tragiczne – klasycznym przykładem jest zawalenie mostu Tacoma Narrows w 1940 roku wskutek rezonansu wywołanego wiatrem. W niniejszym artykule wyjaśniamy, na czym polega analiza modalna MES, jakie informacje dostarcza projektantowi oraz jak dzięki niej można projektować konstrukcje odporne na drgania. Przedstawimy etapy takiej analizy, powiemy kiedy i dlaczego warto ją stosować, omówimy związek z analizami drgań wymuszonych (harmonicznymi), akustyką oraz testami modalnymi, a także zobrazujemy nowoczesne zastosowania tej metody w różnych branżach – od przemysłu maszynowego i motoryzacji, po energetykę, elektronikę.

Czym jest analiza modalna i co daje inżynierowi?

Analiza modalna to symulacja drgań własnych konstrukcji, pozwalająca wyznaczyć jej częstości drgań własnych (naturalne częstotliwości) oraz postacie drgań (mode shapes). Mówiąc prościej, odpowiada ona na dwa kluczowe pytania: na jakich częstotliwościach konstrukcja będzie rezonować oraz jakie kształty przyjmie podczas tych drgań. Warto podkreślić, że analiza modalna nie informuje bezpośrednio o wielkości przemieszczeń czy naprężeń pod wpływem konkretnych obciążeń – dostarcza jedynie danych o charakterystycznych częstotliwościach i formach drgań, przy których może wystąpić rezonans. Dla inżyniera są to niezwykle istotne informacje: umożliwiają przewidzenie potencjalnych problemów z drganiami i ocenę, czy dana konstrukcja nie będzie miała skłonności do rezonansu pod wpływem typowych wymuszeń (np. pracy silnika, wiatru, ruchu pojazdów itp.).

Częstości własne to charakterystyczne częstości, przy których układ „najchętniej” wibruje. Znając je, możemy tak projektować konstrukcje, aby nie pokrywały się one z zewnętrznymi wymuszeniami (np. z częstotliwością obrotową maszyny, podmuchami wiatru czy drganiami podłoża podczas trzęsienia ziemi). Postacie drgań z kolei pokazują wzorce deformacji – czyli które części konstrukcji i w jaki sposób ulegają przemieszczeniom przy danej częstości własnej. Analizując postacie drgań inżynier może zidentyfikować newralgiczne obszary konstrukcji, najbardziej podatne na wibracje, i podjąć działania, by je usztywnić lub wytłumić. Trzecim kluczowym pojęciem jest tłumienie – mechanizm rozpraszania energii drgań. Choć standardowa analiza modalna MES często zakłada drgania niezamortyzowane (tłumienie = 0), inżynier może uwzględnić tłumienie materiałowe lub strukturalne, by oszacować jak szybko drgania będą wygasać. Odpowiedni poziom tłumienia pomaga ograniczyć amplitudy drgań i zapobiegać długotrwałym oscylacjom.

Podsumowując, analiza modalna dostarcza projektantowi „sygnatury dynamicznej” konstrukcji – zestawu częstości własnych i odpowiadających im kształtów drgań. Na tej podstawie można ocenić podatność konstrukcji na rezonans i upewnić się, że zaprojektowana maszyna czy obiekt inżynierski będzie bezpieczny i wydajny podczas eksploatacji. Jest to fundament do dalszych analiz dynamicznych, zapewniający, że projekt sprosta wymogom w zakresie drgań.

Jak przebiega analiza modalna MES?

Typowa analiza modalna MES składa się z kilku kroków, realizowanych przy użyciu oprogramowania do Metody Elementów Skończonych (MES). Poniżej opisujemy główne etapy takiej analizy:

1. Przygotowanie modelu: geometria, siatka i warunki brzegowe. Na początku tworzy się model MES analizowanej konstrukcji – odwzorowuje on geometrię elementu lub zespołu, właściwości materiałowe (gęstość, moduł Younga itp.) oraz warunki brzegowe (sposób podparcia, zamocowania, itp.). Ważne jest właściwe zdyskretyzowanie (meshing) geometrii na elementy skończone oraz odpowiednie zdefiniowanie połączeń między częściami. Na tym etapie inżynier dba o jakość modelu – poprawne odwzorowanie rzeczywistej konstrukcji, bo od tego zależy wiarygodność wyników. Dobry model oznacza odpowiednio zagęszczoną siatkę w krytycznych miejscach, prawidłowe właściwości materiałowe oraz wszystkie istotne warunki brzegowe (np. zamocowania śrubowe, podpory) odwzorowane możliwie blisko rzeczywistości. Warto też upewnić się, że model nie ma „luzów” – źle połączone lub niepodbite elementy mogą w analizie modalnej ujawnić się jako sztuczne tryby o zerowej częstotliwości (tzw. swobodne przemieszczanie się niepołączonych części). Sprawdzenie, czy pierwsze tryby własne odpowiadają oczekiwanym sztywnym ruchom całej konstrukcji (np. 6 sztywnych przemieszczeń dla ciała wolnego w przestrzeni) pozwala zweryfikować poprawność ustalenia podpór i połączeń.

2. Rozwiązanie problemu własnego (solwera modalnego). Głównym zadaniem analizy modalnej jest rozwiązanie problemu wartości własnych dla układu równań ruchu konstrukcji. Program MES na podstawie modelu generuje globalną macierz masy oraz macierz sztywności konstrukcji, a następnie rozwiązuje równanie własne postaci (K – λ M) φ = 0, gdzie rozwiązaniami są pary: wartości własne λ (związane z częstościami własnymi ω, zwykle λ = ω²) oraz odpowiadające im wektory własne φ (opisujące postacie drgań). W praktyce solwer zwraca listę wyliczonych częstości własnych (np. od najniższej w górę) oraz zestaw wektorów przemieszczeń dla każdego trybu (które można wizualizować jako postać drgań). Inżynier zwykle z góry określa, ile modów (trybów) należy wyznaczyć lub do jakiej maksymalnej częstotliwości prowadzić obliczenia. Typowo oblicza się kilkanaście pierwszych modów (np. 6–20) lub wszystkie tryby w zakresie częstotliwości istotnym z punktu widzenia eksploatacji. Dzięki temu analiza koncentruje się na tych drganiach własnych, które mogą wejść w zakres wymuszeń działających na konstrukcję.

3. Interpretacja wyników: częstości i postacie drgań. Po obliczeniach inżynier otrzymuje zestaw wyników, które należy zinterpretować. Pierwszym krokiem jest przegląd wartości częstości własnych – szczególną uwagę zwraca się na najniższe częstotliwości własne (ponieważ najniższy tryb bywa najłatwiej wzbudzany i zwykle ma największe amplitudy przy wymuszeniu). Porównuje się uzyskane częstości z potencjalnymi częstotliwościami wymuszeń, na jakie konstrukcja będzie narażona podczas pracy. Jeśli któraś częstość własna wypada blisko częstotliwości eksploatacyjnej (np. prędkości obrotowej maszyny, częstotliwości kół pojazdu, pulsacji sieci elektrycznej czy dominującej składowej wibracji podłoża), jest to sygnał ostrzegawczy – ryzyko rezonansu. Drugim krokiem jest analiza postaci drgań własnych. Oglądając deformacje dla kolejnych modów, inżynier może ocenić, które części konstrukcji najbardziej przemieszczają się w danym trybie – np. czy jest to zginanie całości, drganie lokalne jakiejś płyty poszycia, czy może drganie podzespołu. Ta wiedza wskazuje, gdzie konstrukcja jest zbyt wiotka lub podatna na drgania. Na przykład postać drgań może ujawnić, że określona belka ugina się bocznie – co sugeruje potrzebę dodania usztywnień poprzecznych. Albo że ciężki komponent drga niezależnie od reszty – co może oznaczać niewystarczające zamocowanie.

Wyniki analizy modalnej – zestaw częstości własnych i kształtów drgań – są następnie wykorzystywane do podjęcia decyzji projektowych. Jeśli któryś tryb własny jest potencjalnie groźny (np. częstotliwość pokrywa się z wymuszeniem albo widzimy duże deformacje krytycznych elementów), projektant może zmodyfikować konstrukcję przed jej zbudowaniem. Zwiększenie sztywności (np. poprzez grubsze przekroje, żebra usztywniające), zmiana masy (dodanie odważników, zmiana materiału) czy zastosowanie tłumików drgań – to typowe sposoby przesunięcia częstości własnych lub zmniejszenia amplitud drgań. Często analiza modalna jest iteracyjnie powtarzana po wprowadzeniu zmian, aby potwierdzić skuteczność tych poprawek. W ten sposób analiza modalna staje się integralną częścią cyklu projektowego – już na etapie wirtualnym eliminujemy słabe punkty i zapewniamy odpowiedni margines bezpieczeństwa w zakresie dynamiki konstrukcji.

Kiedy i dlaczego stosuje się analizę modalną?

Analizę modalną warto przeprowadzać zawsze wtedy, gdy konstrukcja może podlegać drganiom podczas eksploatacji lub gdy konsekwencje ewentualnego rezonansu byłyby groźne. W praktyce oznacza to większość projektów inżynierskich – od maszyn z wirującymi elementami, przez pojazdy i urządzenia elektroniczne. Oto najważniejsze powody i sytuacje, w których analiza modalna jest niezastąpiona:

• Unikanie rezonansu i awarii: Głównym celem jest identyfikacja częstotliwości, przy których konstrukcja mogłaby wejść w rezonans, oraz upewnienie się, że w normalnych warunkach pracy takie zbieżności nie wystąpią. Rezonans powoduje gwałtowny wzrost amplitudy drgań – nawet niewielkie okresowe siły mogą wtedy wywołać duże przemieszczenia i naprężenia. To prosta droga do uszkodzeń, zmęczeniowego pękania, a w skrajnych przypadkach do zniszczenia urządzenia lub konstrukcji. Dzięki analizie modalnej możemy zawczasu przeprojektować konstrukcję lub zmienić parametry pracy maszyny tak, by uniknąć niebezpiecznych warunków rezonansowych. Przykładowo, jeżeli wiemy, że dana maszyna ma częstość własną przy ~50 Hz, to możemy zaprojektować układ napędowy tak, by nie wymuszał drgań o tej częstotliwości, lub dodać tłumiki jeżeli 50 Hz jest nieuniknione.
• Poprawa trwałości i niezawodności: Nawet jeśli rezonans nie prowadzi od razu do katastrofy, to ciągłe drgania mogą powodować przyspieszone zużycie elementów (poluzowywanie połączeń, zmęczenie materiału, wybijanie łożysk itp.). Analiza modalna pozwala wykryć potencjalnie problematyczne tryby drgań i zoptymalizować konstrukcję, aby redukować niepożądane wibracje podczas pracy. Wytrzymałe urządzenie to nie tylko takie, które przenosi statyczne obciążenia, ale i takie, które nie drga nadmiernie pod obciążeniami dynamicznymi. Firmy produkcyjne często wymagają, by ich wyroby przeszły rygorystyczne testy wibracyjne zanim trafią na rynek – symulacja modalna i pokrewne analizy pomagają upewnić się, że konstrukcja przetrwa te testy bez uszkodzeń.
• Komfort i hałas (aspekty NVH): W branżach takich jak motoryzacja czy elektronika konsumencka, chodzi nie tylko o to, by produkt „się nie rozpadł”, ale też by działał cicho i komfortowo dla użytkownika. Drgania konstrukcji często przenoszą się na hałas – np. w samochodzie drgająca karoseria emituje dudnienie w kabinie, a w sprzęcie AGD rezonujące blachy powodują brzęczenie. Analiza modalna pozwala zaprojektować konstrukcję tak, by newralgiczne częstości drgań leżały poza zakresem częstotliwości słyszalnych lub odczuwalnych przez człowieka. Dzięki temu można redukować hałas i wibracje odczuwane przez użytkowników, podnosząc jakość produktu. Wiele firm stosuje termin NVH (Noise, Vibration, Harshness) na określenie zagadnień związanych z hałaśliwością i wibracjami – a modalna symulacja jest podstawowym narzędziem w walce z tymi zjawiskami. Przykładowo, producenci samochodów analizują tryby drgań karoserii, aby uniknąć częstotliwości powodujących buczenie kabiny przy pracy silnika. Usztywnienie płatów blach lub dodanie wytłumień w miejscach odpowiadających za tzw. hałas strukturalny może znacząco poprawić komfort akustyczny pojazdu.
• Wymagania norm i procedur projektowych: W niektórych branżach analiza modalna jest wręcz wymagana przez normy lub wytyczne projektowe. Przykładowo, we wspomnianej wcześniej branży naftowo-gazowej standard API 610 narzuca kryteria dotyczące separacji częstości własnych od prędkości obrotowych pomp.

Podsumowując, analizę modalną stosujemy profilaktycznie na etapie projektu – by zapobiec problemom zanim powstaną – oraz diagnostycznie dla istniejących konstrukcji – by rozwiązać zagadki nadmiernych drgań czy hałasu na drodze modyfikacji konstrukcji. To uniwersalne narzędzie inżynierskie, pomagające rozwiązywać problemy z drganiami na każdym etapie życia produktu lub obiektu. Efektem jest bezpieczniejsza, trwalsza i często lepiej dopracowana konstrukcja.

Analiza modalna a drgania wymuszone, analiza harmoniczna i akustyka

Sama analiza modalna dostarcza informacji o własnościach dynamicznych konstrukcji, ale żeby w pełni ocenić rzeczywistą odpowiedź na drgania, często wykonuje się dodatkowe analizy z wykorzystaniem wyników modalnych. Naturalne rozwinięcia to analiza harmoniczna (częstościowa odpowiedź na wymuszenie sinusoidalne), symulacje drgań wymuszonych w dziedzinie czasu oraz analizy akustyczne. Poniżej omówimy, jak analiza modalna wiąże się z tymi zagadnieniami:

Analiza harmoniczna i drgania wymuszone

Po wyznaczeniu częstotliwości własnych i postaci drgań, kolejnym krokiem bywa sprawdzenie, jak konstrukcja zachowa się pod wpływem konkretnego wymuszenia dynamicznego. Analiza modalna wskazała np., że konstrukcja ma groźny tryb własny przy 80 Hz – ale czy rzeczywiście ulegnie uszkodzeniu, jeśli w praktyce pojawi się drganie o tej częstotliwości? Analiza harmoniczna odpowiada na to pytanie, symulując odpowiedź konstrukcji na sinusoidalne wymuszenia o zmiennej częstotliwości. Wykorzystuje przy tym wyniki modalne – większość solverów MES używa tzw. superpozycji modalnej, czyli sumowania wkładów poszczególnych modów drgań własnych do odpowiedzi wymuszonej. Innymi słowy, zanim wykonamy analizę harmoniczną (lub ogólnie dynamiczną analizę wymuszeń), musimy znać modalne parametry układu. Modalna baza pozwala obliczyć efektywnie odpowiedź dla wielu częstotliwości.

W praktyce analiza harmoniczna polega na przykład na przykładaniu do modelu MES siły sinusoidalnej o zadanej amplitudzie i częstotliwości, iteracyjnie dla kolejnych częstotliwości z pewnego zakresu (tzw. sweep po częstotliwości). Wynikiem jest częstotliwościowa charakterystyka odpowiedzi – np. amplitudy przemieszczeń lub naprężeń w funkcji częstotliwości wymuszenia. Dzięki temu można zidentyfikować częstotliwości rezonansowe (tam gdzie wykres amplitudy ma szczyt) oraz ocenić wielkość drgań przy rezonansie i poza nim. Jeżeli jakiś rezonans wypada blisko częstotliwości pracy, a symulowane naprężenia przekraczają granicę zmęczeniową materiału – konstrukcja wymaga zmian lub zastosowania tłumienia, bo w dłuższym okresie grozi jej pęknięcie. Taki scenariusz zdarza się, gdy nie można łatwo przesunąć częstości własnej (np. ograniczenia projektowe) – wtedy symulacja drgań wymuszonych pozwala oszacować realne ryzyko. W jednym z opisanych przypadków, gdy częstość własna niebezpiecznie zbliżała się do wymuszenia, inżynierowie przeprowadzili analizę harmoniczną z przyłożonymi siłami okresowymi i porównali uzyskane naprężenia z wytrzymałością zmęczeniową materiału; na tej podstawie ocenili, że drgania nie spowodują pęknięć, mimo rezonansu, bo amplituda jest relatywnie mała. Oczywiście to sytuacja wyjątkowa – z reguły staramy się projektować z dala od rezonansu, by nie ryzykować w ogóle pracy w tym punkcie.

Należy dodać, że analiza harmoniczna to tylko jeden z rodzajów analiz drgań wymuszonych. Inne to np. analiza transient (impulsowe lub ogólnie nieokresowe wymuszenie w dziedzinie czasu) czy analiza widmowa (np. losowe drgania o zadanym widmie częstotliwości). We wszystkich tych przypadkach analiza modalna stanowi punkt wyjścia – tryby własne tworzą bazę do obliczenia odpowiedzi dynamicznej na dowolne wymuszenie. Bez modalnej charakterystyki układu niemożliwe byłoby efektywne przewidywanie zachowania konstrukcji pod obciążeniem dynamicznym. Można więc powiedzieć, że analiza modalna dostarcza informacji niezbędnych do dalszej symulacja drgań konstrukcji w warunkach rzeczywistych.

Powiązanie z akustyką (hałas i drgania)

Jak wspomniano, drgania struktury często idą w parze z hałasem. Wibrujące elementy emitują fale dźwiękowe (hałas strukturalny), a ponadto w przestrzeniach zamkniętych (np. wnętrze pojazdu, obudowa urządzenia elektronicznego) same fale akustyczne mogą tworzyć własne mody akustyczne – czyli rezonanse powietrza wewnątrz. Analiza modalna ma duże znaczenie w projektowaniu pod kątem akustycznym i NVH. Po pierwsze, poznanie trybów drgań konstrukcji umożliwia identyfikację tych drgań, które skutkują emisją niepożądanego dźwięku. Inżynierowie mogą wtedy zmodyfikować konstrukcję, by zmniejszyć amplitudy takich drgań (np. przez dodanie wzmocnień) i tym samym zredukować hałas. Przykładowo, w jednym z projektów motoryzacyjnych analizowano modami karoserii samochodu i stwierdzono, że niski tryb drgań dachu powoduje dudnienie słyszalne dla pasażerów. Zastosowanie dodatkowego wzmocnienia dachu podniosło częstotliwość tego modu i osłabiło drgania, co skutecznie obniżyło poziom hałasu we wnętrzu i poprawiło charakterystyki NVH pojazdu. To pokazuje, że opanowanie drgań przez analizę modalną przekłada się na cichszą i przyjemniejszą pracę urządzeń.

Po drugie, wyniki analizy modalnej mogą służyć do sprzężonych symulacji wibroakustycznych. Mając tryby konstrukcji, można przeprowadzić analizę, w której model akustyczny (np. powietrze w kabinie samochodu czy obudowie) jest pobudzany drganiami konstrukcji o takich właśnie kształtach i częstotliwościach. Pozwala to przewidzieć poziomy ciśnienia akustycznego generowane przez poszczególne mody i określić, które z nich są najbardziej dokuczliwe. Tego typu podejście jest stosowane np. w przemyśle samochodowym, gdzie symuluje się sprzężone drgania karoserii i akustyki kabiny, aby zlokalizować źródła niskoczęstotliwościowych hałasów i znaleźć środki zaradcze. Ogólnie rzecz biorąc, analiza modalna stanowi pomost między inżynierią strukturalną a akustyczną w kontekście drgań – pomaga zaprojektować konstrukcję tak, by nie tylko była wytrzymała, ale i nie generowała nieprzyjemnego hałasu.

Testy modalne i weryfikacja eksperymentalna

Warto zaznaczyć, że choć analiza modalna w MES jest potężnym narzędziem przewidywania zachowania konstrukcji, zawsze powinno się dążyć do weryfikacji symulacji eksperymentem. Służą do tego testy modalne, zwane też eksperymentalną analizą modalną (EMA). Polegają one na fizycznym pobudzeniu konstrukcji do drgań i pomiarze jej odpowiedzi, by na tej podstawie wyznaczyć rzeczywiste częstości własne, postacie drgań i współczynniki tłumienia. W praktyce wykorzystuje się w tym celu np. młotek modalny (ręczny młotek z wbudowanym czujnikiem siły, którym uderza się w konstrukcję) lub wzbudnik drgań (przystawiony do konstrukcji shaker elektromagnetyczny) oraz zestaw czujników przyspieszenia (akcelerometrów) rozmieszczonych na konstrukcji. Uderzenie lub wymuszenie sinusoidalne wprowadzają znaną siłę, a czujniki rejestrują odpowiadające przyspieszenia/odkształcenia. Na tej podstawie wyznacza się widma odpowiedzi i częstotliwości, przy których sygnał odpowiedzi jest maksymalny – to właśnie częstości własne. Wychylenia względne czujników dają kształt drgań, zaś szerokość peaków rezonansowych w widmie – informację o tłumieniu.

Uzyskane drogą pomiarów parametry modalne można następnie porównać z wynikami symulacji MES. Taka korelacja EMA vs. MES pozwala ocenić dokładność modelu numerycznego i w razie potrzeby skorygować pewne założenia (np. sztywność połączeń, wartości modułu Younga materiału, itp.). Inżynierowie często posługują się przy tym wskaźnikami takimi jak MAC (Modal Assurance Criterion), który liczbowo określa podobieństwo zmierzonej i obliczonej postaci drgań. Jeśli korelacja jest słaba (MAC niski albo częstości różnią się znacznie), wraca się do modelu MES i szuka przyczyn rozbieżności – na przykład niedoszacowanego utwierdzenia, pominiętego elementu masowego itp. W ten sposób iteracyjnie dopracowany model może już z dużą pewnością służyć do analiz predykcyjnych. Co więcej, nowoczesne oprogramowanie MES umożliwia automatyczną aktualizację modelu na podstawie wyników testów modalnych – algorytmy optymalizacyjne dopasowują parametry modelu tak, by uzyskać zgodność z eksperymentem.

Testy modalne są także wykorzystywane, gdy nie dysponujemy jeszcze precyzyjnym modelem lub gdy badamy istniejący obiekt (np. prototyp maszyny, konstrukcję na obiekcie). W warunkach przemysłowych wykonuje się je, by diagnozować problemy drganiowe maszyn oraz weryfikować poprawność projektu. Przykładowo, producent może zażądać od dostawcy maszyny wyników testu modalnego ramy, by potwierdzić, że jej częstości własne są zgodne z deklaracjami z analizy MES. Jeśli nie – może to sygnalizować błąd w wykonaniu lub w modelowaniu. Podsumowując, eksperymentalna analiza modalna to ważne uzupełnienie symulacji – buduje zaufanie do wyników i zapewnia, że nasze symulacje drgań rzeczywiście odzwierciedlają zachowanie realnej konstrukcji.

Dzięki analizie modalnej inżynierowie różnych specjalności – od mechaników, przez architektów, po elektro-inżynierów – projektują bezpieczniejsze, trwalsze i cichsze produkty oraz obiekty. W erze wirtualnych symulacji narzędzie to pozwala zaoszczędzić czas i koszty, wykrywając problemy z drganiami na ekranie komputera, zamiast metodą prób i błędów na prototypach. Można śmiało powiedzieć, że we współczesnym projektowaniu konstrukcji mechanicznych i nie tylko, analiza modalna stała się standardem dobrych praktyk inżynierskich – gwarantem tego, że konstrukcja sprosta dynamicznym wyzwaniom realnego świata, pozostając stabilna i niezawodna. Dzięki niej obliczenia MES przekładają się bezpośrednio na projektowanie konstrukcji mechanicznych o wyższym poziomie bezpieczeństwa i jakości, co finalnie służy zarówno producentom, jak i użytkownikom końcowym. W dynamicznym świecie inżynierii modalne spojrzenie na konstrukcję to podstawa, by wyprzedzić drgania zanim one nas zaskoczą.

FAQ: Analiza modalna

analiza ryzyka automatyka przemysłowa automatyzacja procesów produkcyjnych automatyzacja produkcji bezpieczeństwo maszyn dokumentacja techniczna dyrektywa ATEX dyrektywa EMC dyrektywa maszynowa 2006/42/WE Instrukcja obsługi integrator automatyki przemysłowej KPI maszyna nieukończona normy zharmonizowane OEE oznakowanie CE Performence level projektowanie maszyn rozporządzenie w sprawie maszyn 2023/1230 Znak CE