Inginerie de fiabilitate

Ingineria de fiabilitate este un domeniu de inginerie care se ocupă cu studiul fiabilității : capacitatea unui sistem sau a unei componente de a îndeplini funcția necesară în anumite condiții și pentru o perioadă de timp specificată ^[1] . Fiabilitatea este adesea definită ca o probabilitate .

Diagrama bloc de fiabilitate

Descriere

Fiabilitatea poate fi definită în mai multe moduri:

• Ideea că un obiect sau dispozitiv este adecvat pentru utilizare în timp;
• Capacitatea unui dispozitiv sau sistem de a îndeplini în mod corespunzător funcția pentru care a fost conceput;
• Caracteristica unui dispozitiv sau sistem de a funcționa fără eșec;
• Capacitatea unui dispozitiv sau sistem de a-și îndeplini funcția intenționată în condiții specificate pentru o perioadă de timp specificată;
• Probabilitatea ca un dispozitiv sau sistem să își îndeplinească funcția prevăzută în condiții specificate pentru o perioadă de timp specificată.

Ingineria fiabilității folosește discipline precum tehnici statistice , teoria probabilităților și teoria fiabilității și tehnici de inginerie, cum ar fi modele de prognoză, analiza caracteristicilor termice, teste de fiabilitate și teste de viață accelerate. Aplicarea unora dintre aceste tehnici implică uneori costuri ridicate. În funcție de natura unui proiect, în cazul în care fiabilitatea joacă un rol critic, este dezvoltat un program de fiabilitate , în care activitățile care urmează să fie desfășurate pe parcursul dezvoltării proiectului sunt definite și planificate. Funcția ingineriei de fiabilitate este de a defini cerințele de fiabilitate pentru produs, de a stabili un program de fiabilitate adecvat și de a efectua sarcinile și analizele necesare pentru a se asigura că produsul îndeplinește cerințele așteptate. Aceste activități sunt gestionate de un inginer de fiabilitate cu pregătire specifică pe această temă.

Ingineria fiabilității este strâns legată de ingineria de întreținere , ingineria logistică și ingineria siguranței .

Unele dintre cele mai comune sarcini de inginerie de fiabilitate sunt descrise mai jos. Pentru o discuție mai completă a subiectului, consultați textele citate în bibliografie. Metodologiile de inginerie de fiabilitate sunt utilizate în multe ramuri ale ingineriei și proiectării produselor atunci când este necesar un anumit nivel de fiabilitate. De exemplu:

• Ingineria sistemelor (proiectarea sistemelor complexe de diferite tipuri)
• Inginerie mecanică (proiectarea de mașini și echipamente mecanice)
• Inginerie auto ( inginerie auto) (proiectarea vehiculelor și a componentelor acestora)
• Proiectare electronică (proiectare de carduri electronice )
• Proiectare software (dezvoltare de programe de calculator).

În toate aceste discipline, ingineria fiabilității are sarcina de a ghida dezvoltarea proiectului pentru a se asigura că un sistem (sau un dispozitiv în general) este capabil să își îndeplinească funcția în conformitate cu cerințele de fiabilitate stabilite. Activitățile legate de fiabilitate acoperă întregul ciclu de viață al unui sistem, inclusiv dezvoltarea proiectării, testarea, fabricarea, punerea în funcțiune și funcționarea.

Teoria fiabilității

Teoria fiabilității este fundamentul ingineriei fiabilității. Din punct de vedere tehnic, fiabilitatea este definită ca:

probabilitatea ca un dispozitiv să își îndeplinească funcția pentru o anumită perioadă de timp în condiții definite.

Matematic, acest lucru poate fi exprimat cu formula:

${\displaystyle \mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">R.</span></span>}<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">(</span></span>\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">t</span></span>}<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">)</span></span><span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">=</span></span>{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">\int </span></span>}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">t</span></span>}}^{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">\infty </span></span>}}\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">f</span></span>}<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">(</span></span>\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">X</span></span>}<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">)</span></span>\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">d</span></span>}\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">X</span></span>}}${\ displaystyle R (t) = \ int _ {t} ^ {\ infty} f (x) \, dx \} ,

in care ${\displaystyle \mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">f</span></span>}<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">(</span></span>\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">X</span></span>}<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">)</span></span>}${\ displaystyle f (x) \} este probabilitatea eșecului e ${\displaystyle \mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">t</span></span>}}${\ displaystyle t} este perioada de timp considerată (care se presupune că începe de la zero).

Există patru elemente cheie ale acestei definiții:

• În primul rând, fiabilitatea este o probabilitate . Aceasta înseamnă că eșecul este considerat un fenomen aleatoriu: nu sunt luate în considerare cauzele eșecurilor individuale și nici relațiile dintre ele, ci doar faptul că probabilitatea eșecului variază în timp în funcție de funcția de probabilitate indicată.
• În al doilea rând, fiabilitatea se referă la „funcția stabilită”, adică orice eveniment care împiedică executarea corectă a acestuia ca o eroare . Baza pentru definirea „funcției stabilite” este specificarea cerințelor , care, pornind de la cerințele exprimate de client, descrie în detaliu funcționarea dispozitivului care urmează să fie proiectat.
• În al treilea rând, fiabilitatea se referă la o perioadă de timp specificată. În termeni practici, aceasta înseamnă că un sistem are o anumită probabilitate de funcționare fără eșec în timp ${\displaystyle \mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">t</span></span>}}${\ displaystyle t} . Respectarea cerințelor privind componentele și materialele este, în general, garantată pentru un timp specificat, pe baza caracteristicilor lor fizice și de construcție. Uneori pot fi folosite diferite unități de măsură. Industria auto ar putea specifica fiabilitatea în termeni de kilometri, armata ar putea specifica fiabilitatea unei piese de artilerie pentru un anumit număr de focuri. Fiabilitatea unui aparat mecanic ar putea fi definită în termeni de cicluri de utilizare.
• În al patrulea rând, fiabilitatea este limitată la funcționare în condițiile definite. Această constrângere este necesară deoarece este imposibil să proiectăm un sistem pentru un număr nelimitat de condiții.

Cerințe de fiabilitate

Pentru fiecare sistem care urmează să fie proiectat, una dintre primele sarcini ale ingineriei fiabilității este de a specifica în mod adecvat cerințele de fiabilitate, care se referă la teste, criteriile de evaluare, activitățile care trebuie efectuate și documentația care trebuie elaborată. Aceste cerințe trebuie să fie integrate în specificațiile cerințelor obiectului care urmează să fie proiectat.

Planificarea fiabilității

Pot fi urmate diferite modalități pentru a atinge nivelul de fiabilitate așteptat. Fiecare sistem necesită un nivel specific de fiabilitate. De exemplu, în cazul unui avion de linie, consecințele unei avarii pot fi grave, prin urmare se bugetează în mod normal o sumă adecvată (în faza de proiectare, construcție și întreținere) pentru a îndeplini cerințele de fiabilitate. Spre deosebire de obiectele de uz comun pentru care consecințele unei defecțiuni sunt neglijabile, în general nu există buget pentru îmbunătățirea fiabilității acestora. Pentru a documenta cu acuratețe sarcinile, metodele, instrumentele, analizele și testele necesare unui anumit sistem, se întocmește un plan de fiabilitate în faza inițială a dezvoltării proiectului, care poate fi un document specific pentru sisteme complexe sau, pentru sisteme mai simple , poate fi integrat în planificarea generală a proiectului. Planul specifică atribuțiile inginerului însărcinat și cele referitoare la fiabilitatea îndeplinite de ceilalți participanți la proiect.

Parametrii de fiabilitate ai sistemului

Cerințele de fiabilitate sunt specificate utilizând parametri dedicați. Cel mai cunoscut este parametrul MTBF (Mean Time Between Failures) sau, de asemenea, „ rata de eșecuri” (numărul de eșecuri așteptate într-o anumită perioadă de timp). Acești parametri sunt utilizați pentru a defini gradul de fiabilitate al vehiculelor , mașinilor și echipamentelor, dispozitivelor electronice . Cu cât MTBF este mai mare, cu atât este mai mare fiabilitatea. MTBF este de obicei indicat în ore (sau ani), dar poate fi utilizat și cu orice unitate de măsură, cum ar fi kilometri sau numărul de operații.

În alte cazuri, fiabilitatea este definită ca probabilitatea de succes a misiunii. În acest caz, este exprimată numeric ca procent de probabilitate de a îndeplini misiunea (de exemplu, un zbor programat) fără a se produce defecțiuni. Similar cu acesta este cazul acelor dispozitive destinate să funcționeze o singură dată (cu o singură lovitură), cum ar fi airbagurile și rachetele auto (în acest caz vorbim de „disponibilitate la cerere” - „disponibilitate la cerere”). Pentru aceste sisteme, măsurarea fiabilității este dată de probabilitatea de succes (sau eșec) a cererii.

Modele de fiabilitate

Modelele de fiabilitate pentru predicția sau analiza unei componente sau a unui sistem sunt utilizate în două domenii distincte de investigație:

• Abordarea fizicii eșecurilor , pentru înțelegerea mecanismelor de eșec ale componentelor.
• Modelul „tensiunii parțiale”, care este o metodă empirică de prognoză bazată pe cantitățile și tipurile de componente ale sistemului și solicitările la care sunt supuse în timpul funcționării.

Performanța fiabilității în timp este, în general, descrisă de așa-numita „ curbă în cadă ” (în engleză „curba cadă”), caracterizată prin trei faze distincte. În prima fază, cunoscută sub numele de „mortalitate infantilă”, apare eșecul tuturor celor mai slabe componente. Pe măsură ce aceste părți sunt îndepărtate, rata de eșec instantaneu scade rapid la o valoare minimă, care persistă în a doua și cea mai importantă fază, perioada de viață utilă (perioada constantă de eșec). Eșecurile apar încă în această fază, dar ocazional și repartizate aleator în timp. În a treia fază (perioada de defecțiuni datorate îmbătrânirii sau „uzurii”) componentele devin mai slabe și defecțiunile apar mai frecvent. Durata acestor perioade diferă semnificativ în funcție de materiale și componente. Cu cât rata de îmbătrânire este mai mare pentru componentele mecanice, în timp ce, de exemplu, pentru echipamentele electronice, durata de viață utilă este în mod normal foarte lungă și, în general, devin învechite înainte ca componentele să intre în perioada defectelor de îmbătrânire.

Prin teste de viață accelerate, crescând solicitările fizice (electrice, mecanice, de temperatură etc.), funcția de distribuție a mecanismelor de defecțiune poate fi determinată empiric.

Notă

Bibliografie

Acest articol sau secțiune despre subiectul de întreținere este menit să fie verificat . Motiv : pentru a fi verificat criteriile cu care este compilat și pentru includerea în intrări, deoarece este utilizat fără discriminare în multe intrări, cum ar fi eșecul Alăturați-vă discuției și / sau corectați intrarea. Urmați sfaturile de proiectare de referință .

Texte cu caracter interdisciplinar

• SB Blanchard, Design and Manage to Life Cycle Cost , Forest Grove, Weber System, 1978.
• SB Blanchard, Inginerie și management logistic , ediția a IV-a, Englewood Cliffs, New Jersey, Prentice-Hall, Inc., 1992.
• SB Blanchard, Mentenabilitate: o cheie pentru o gestionare eficientă a întreținerii și întreținerii , New York, John Wiley & Sons Inc., 1995.
• E. Cescon, M. Sartor, La Failure Mode and Effect Analysis (FMEA) , Milano, Il Sole 24 ore, 2010, ISBN 978-88-6345-130-6 .
• R. Denney, Succesing with Use Cases: Working Smart to Deliver Quality , Addison-Wesley Professional Publishing, 2005.
• CE Ebeling, o introducere în fiabilitatea și ingineria de întreținere , Boston, McGraw-Hill Companies, Inc., 1997.
• KC Kapur, LR Lamberson, Fiabilitatea în proiectarea inginerească , New York, John Wiley & Sons, 1977.
• L. Leemis, Fiabilitate: modele probabiliste și metode statistice , Prentice-Hall, 1995, ISBN 0-13-720517-1 .
• PDT O'Connor, Practical Reliability Engineering , ediția a 4-a, New York, John Wiley & Sons, 2002.
• JD Patton, Maintanability and Maintenance Management , North Carolina, Instrument Society of America, Research Triangle Park, 1998.
• M. Broccoletti, The tools of Quality , http://www.lulu.com , 2013.

Textele specifice pentru domeniul construcțiilor

• AA. VV., Calitatea clădirii în timp , Milano, Hoepli, 2003.
• Bruno Daniotti, Durabilitate și întreținere în construcții , Torino, UTET, 2012.
• Vittorio Manfron, Calitate și fiabilitate în construcții , Milano, Franco Angeli, 1995.
• UNI, UNI 11156-1 , Evaluarea durabilității componentelor clădirii. Terminologia și definirea parametrilor de evaluare , 2006
• UNI, UNI 11156-2 , Evaluarea durabilității componentelor clădirii. Metoda pentru înclinația spre încredere , 2006
• UNI, UNI 11156-3 , Evaluarea durabilității componentelor clădirii. Metoda de evaluare a duratei (viața utilă) , 2006

Standardele SUA

• MIL-STD-785, Program de fiabilitate pentru dezvoltarea și producția de sisteme și echipamente , Departamentul Apărării al Statelor Unite .
• MIL-HDBK-217, Predicția fiabilității echipamentelor electronice , Departamentul Apărării al SUA.
• MIL-STD-2173, Cerințe de întreținere centrate pe fiabilitate , Departamentul Apărării al SUA.
• MIL-HDBK-338B, Manual de proiectare a fiabilității electronice , Departamentul Apărării al SUA.
• MIL-STD-1629A, PROCEDURI PENTRU REALIZAREA UNUI MOD DE ECHIPARE, EFECTE ȘI ANALIZĂ CRlTlCALTICĂ
• MIL-HDBK-781A, Metode de testare a fiabilității, planuri și medii pentru dezvoltarea, calificarea și producția inginerească , Departamentul Apărării al SUA.
• IEEE 1332, IEEE Standard Reliability Program for the Development and Production of Electronic Systems and Equipment , Institute of Electrical and Electronics Engineers.
• Standardul Federal 1037C în sprijinul MIL-STD-188

Standarde britanice

În Marea Britanie, există numeroase standarde actualizate și menținute sub patronajul UK MOD, cum ar fi Standardele de apărare.

Cele mai importante standarde includ:

• DEF STAN 00-40 Fiabilitate și întreținere (R&M)

• PARTEA 1: Numărul 5: Responsabilități de management și cerințe pentru programe și planuri
• PARTEA 4: (ARMP-4) Numărul 2: Îndrumări pentru redactarea documentelor cerințelor NATO R&M
• PARTEA 6: Numărul 1: C & M ÎN SERVICIU
• PARTEA 7 (ARMP-7) Numărul 1: Terminologia NATO R&M aplicabilă ARMP

• DEF STAN 00-41: Numărul 3: FIABILITATE ȘI MENTENABILITATE MOD GHID PENTRU PRACTICI ȘI PROCEDURI
• DEF STAN 00-42 GHIDURI DE ASIGURARE A Fiabilității și a întreținerii

• PARTEA 1: Numărul 1: DISPOZITIVE / SISTEME ONE-SHOT
• PARTEA 2: Numărul 1: SOFTWARE
• PARTEA 3: Numărul 2: CAZ R&M
• PARTEA 4: Numărul 1: Testabilitate
• PARTEA 5: Numărul 1: DEMONSTRAȚII DE Fiabilitate în serviciu

• DEF STAN 00-43 ACTIVITATE DE ASIGURARE A FIABILITĂȚII ȘI A MAINȚINABILITĂȚII

• PARTEA 2: Numărul 1: DEMONSTRĂȚII ÎN SERVICIU DE MAINTENIBILITATE

• DEF STAN 00-44 Fiabilitate și întreținere COLECTARE ȘI CLASIFICARE DE DATE

• PARTEA 1: Numărul 2: DATE DE ÎNTREȚINERE ȘI RAPORTAREA DEFECTELOR ÎN MAREA REGALĂ, ARMATA ȘI FORȚA AERIANĂ REGIALĂ
• PARTEA 2: Problema 1: CLASIFICAREA DATELOR ȘI CONDAMNAREA INCIDENTELOR - GENERALE
• PARTEA 3: Numărul 1: CONDAMNAREA INCIDENTELOR - MARE
• PARTEA 4: Numărul 1: CONDAMNAREA INCIDENTELOR - TEREN

• DEF STAN 00-45 Numărul 1: ÎNTREȚINERE CENTRATĂ DE Fiabilitate
• DEF STAN 00-49 Numărul 1: FIABILITATE ȘI MAINTAINABILITATE MOD GHID DE TERMINOLOGIE DEFINIȚII

Aceste standarde pot fi obținute de la DSTAN

Există, de asemenea, numeroase standarde comerciale, implementate de diferite organizații, inclusiv: SAE, MSG, ARP și IEE.

Elemente conexe

• Inginerie logistică
• Ingineria Sistemelor
• Inginerie de siguranță
• Inginerie de calitate
• Inginerie software
• Fiabilitate
• Teoria fiabilității
• Teoria fiabilității la îmbătrânire și longevitate
• Redundanță (inginerie)
• Statistici
• Rata de eșec
• Fiabilitatea umană
• Arde în
• Proiectare fiabilă a sistemului
• Modele de fiabilitate
• Obsolescența

linkuri externe

• American Society for Quality , la asq.org .
• Institutul de inginerie software Carnegie Mellon , pe sei.cmu.edu .
• IEEE Reliability Society , la ieee.org .
• Raportul NASA privind fiabilitatea hardware-ului și software-ului , la satc.gsfc.nasa.gov . Adus la 14 februarie 2008 (arhivat din original la 2 februarie 2008) .
• NIST / SEMATECH, „Inginerie Statistică Manual” , la itl.nist.gov .
• Centrul de analiză a informațiilor privind fiabilitatea , pe quanterion.com . Adus la 14 februarie 2008 (arhivat din original la 17 februarie 2008) .
• Societatea de siguranță și fiabilitate , la sars.org.uk. Accesat la 14 februarie 2008 (arhivat din original la 7 mai 2012) .
• Society of Reliability Engineers , la sre.org .
• University of Maryland Reliability Engineering Program , pe enre.umd.edu .
• Modele și metode privind analiza fiabilității , pe incertitudine- în- inginerie.net .
• Pagina principală a Organizației de Standardizare a Apărării din Marea Britanie pe web , pe dstan.mod.uk . Accesat la 14 februarie 2008 (arhivat din original la 6 ianuarie 2006) .
• Centrul pentru risc și fiabilitate la Universitatea din Maryland, College Park , pe crr.umd.edu .
• Resurse inginerești online pentru profesionist în fiabilitate , la weibull.com .
• Elementele de bază ale fiabilității (diverse analize generale) , pe fiabilitate.educare.com .
• Calculator de fiabilitate online , la pixelbeat.org .
• Cutie de instrumente pentru fiabilitate - instrumente de automatizare și informații electronice pentru activități de inginerie de fiabilitate.
• Seria Springer în inginerie de fiabilitate , la springer.com .
• Analiza grafică a arborelui defectelor de fiabilitate , pe mtbf.polimore.com .

Portal de inginerie : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de inginerie