Jako inženýr víte, že vše má omezený čas na práci.
Postupem času bude méně spolehlivý, až se nakonec rozbije.
Věděli jste ale, že existuje křivka, která vám může říct, kdy k tomuto selhání s největší pravděpodobností dojde? Říká se tomu „křivka vany“ a je to jedna z nejdůležitějších myšlenek v inženýrství spolehlivosti.
Když porozumíte této křivce, můžete najít různé fáze života zařízení, zjistit, kdy je nejpravděpodobnější, že se rozbije, a podniknout správné kroky, abyste tomu zabránili.
V tomto článku se budu podrobně věnovat křivce vany.
Podívám se na jeho tři fáze, společné faktory, které přispívají ke každé fázi, a způsoby, jak snížit pravděpodobnost selhání.
Ať už jste student inženýrství nebo profesionální inženýr, musíte porozumět křivce vany, abyste se ujistili, že zařízení, které navrhujete, stavíte nebo udržujete, bude spolehlivě fungovat po celou dobu své životnosti.
Pojďme se tedy ponořit a dozvědět se více o této důležité myšlence.
Úvod do křivky vany
Formální definice:
Křivka poruchovosti zařízení s počáteční prudce klesající poruchovostí, po níž následuje prodloužená konstantní průměrná poruchovost, po níž se poruchovost opět prudce zvyšuje.
Pochopení křivky vany
Křivka vany je graf, který ukazuje, jak často se produkt nebo skupina produktů rozpadá v průběhu času.
Často se používá v inženýrství spolehlivosti a modelování zhoršení stavu majetku k předvídání a plánování poruch majetku.
Křivka má tři samostatné části: období kojenecké úmrtnosti, období normálního života a období opotřebení.
Období kojenecké úmrtnosti
První částí křivky vaničky je období vysoké poruchovosti, kdy miminka umírají.
Během této doby je pravděpodobnější, že nová aktiva selžou kvůli problémům s designem, materiály, způsobem, jakým byly vyrobeny, nebo způsobem, jakým byly spuštěny.
Kvůli těmto nedostatkům se aktiva porouchají v rané fázi svého životního cyklu, což vede k nárůstu poruchovosti během prvních fází provozu.
Normální životní období
Po období kojenecké úmrtnosti vstupuje aktivum do normálního životního období, kde je míra selhání nízká a poměrně konstantní.
Během této doby byla většina problémů opravena a aktivum funguje, jak má.
Majetek je ve skvělém stavu a preventivní údržba mu může pomoci, aby dobře fungoval.
Období opotřebení
Poslední částí křivky vany je fáze opotřebení, která má vyšší poruchovost.
Během této doby je pravděpodobnější, že se aktivum porouchá kvůli věcem, jako je stáří, opotřebení, koroze nebo únava.
Aktivum dosáhlo konce své životnosti a může být nutné jej vyměnit nebo vyřadit z provozu, aby se předešlo katastrofě.
Strategie k prodloužení životnosti aktiva
Týmy pracující na prodloužení životnosti aktiva mohou využít to, co vědí o křivce vany, k nastavení očekávání, jak aktivum obvykle funguje během svého životního cyklu.
Každý bod na křivce naznačuje jiný způsob, jak se vyhnout selhání.
Během období kojenecké úmrtnosti by se týmy měly zaměřit na hledání a nápravu konstrukčních nedostatků, materiálových nedostatků, výrobních nedostatků nebo nesprávných způsobů spuštění.
Může být nutné provádět údržbu nebo kontroly častěji, abyste našli a opravili problémy dříve, než způsobí poruchy.
Během normálního životního období by se týmy měly zaměřit na preventivní údržbu, aby aktiva fungovala co nejlépe.
Rutinní kontroly a údržba mohou pomoci najít potenciální problémy a opravit je dříve, než se stanou velkými problémy.
Období opotřebení: Během této doby by se týmy měly zaměřit na prediktivní údržbu, aby našly problémy dříve, než nastanou, a opravily je.
Aby se předešlo katastrofickým poruchám, může být nutné vyměnit nebo prodat některá aktiva.
Pokročilá analýza křivky vany
Odborníci na spolehlivost často používají Weibullův diagram, aby se podívali na funkci kumulativního rozdělení vanové křivky.
Vědci z University of Glasgow, University of Cambridge a Rolls-Royce prokázali, že fázi opotřebení křivky vany lze posunout na vyšší úroveň a přeměnit ji v myšlenku „plochy vany“.
Tato pokročilá analýza pomáhá modelovat, jak mimo jiné teplota, tlak a stres ovlivňují opotřebení aktiva.
Poskytuje užitečné informace o tom, jak se věci opotřebovávají, a pomáhá zlepšovat výkon a spolehlivost prostředků.
Jste připraveni použít Bathtub Curve ke zlepšení spolehlivosti vašeho zařízení?
Stále těžké pochopit? Dovolím si trochu změnit úhel pohledu:
Už vás nebaví, že se vám věci porouchají, když je nejvíc potřebujete? Máte rádi vzrušení z toho, že si stále musíte kupovat nové nástroje a pomůcky, které se rozbijí?
Netrapte se křivkou vany!
Kdo potřebuje spolehlivou křivku poruchovosti, když ji můžete jen otočit a doufat v to nejlepší? Nic totiž nevyvolá adrenalin tak, jako když se na poslední chvíli porouchá nějaké vybavení.
Ale pokud jste praktický inženýr, kterému záleží na bezpečnosti a spolehlivosti, pokračujte ve čtení.
Chystáme se dostat do fascinujícího světa křivky vany.
Dobře, to byl jen vtip, který vypadal jako televizní reklama.
Nyní se vraťme k vysvětlení.
Faktory přispívající ke každé fázi
Každá fáze křivky vany je způsobena řadou věcí.
V období kojenecké úmrtnosti jsou poruchy způsobeny problémy s tím, jak byl výrobek vyroben a jak byl používán.
Na druhou stranu během normální doby životnosti mohou faktory, jako je údržba a životní prostředí, ovlivnit, jak dlouho majetek vydrží, než se rozbije.
A konečně, poruchovost se může v období opotřebení zvýšit kvůli věcem, jako jsou staré díly a nedostatek údržby.
Pochopení těchto faktorů může pomoci týmům pracujícím na prodloužení životnosti majetku implementací specifických strategií pro každou fázi podél křivky vany.
Rozdělení rizik a pravděpodobnosti
Fáze kojenecké úmrtnosti
V rané části křivky vany, která se také nazývá „fáze kojenecké úmrtnosti“, produkty s největší pravděpodobností selžou.
Selhání během této doby jsou obvykle způsobena problémy s designem, materiály, způsobem, jakým byly vyrobeny, nebo způsobem, jakým byly spuštěny.
Například nově zakoupený dům může mít v prvních letech mnoho problémů, jako jsou praskliny ve zdech a dveřích, protože materiály nebo práce nejsou příliš dobré.
Během této fáze jsou lidé, kteří jsou nejvíce ohroženi, závislí na sledovaném produktu.
Lidé, kteří kupují elektroniku, jako jsou chytré telefony nebo notebooky, když jsou poprvé vydány, s ní budou mít s největší pravděpodobností problémy ve fázi „dětské úmrtnosti“.
Na druhou stranu společnosti, které nakupují průmyslové zařízení používané v továrnách nebo elektrárnách při jeho prvním uvedení na trh, s ním s největší pravděpodobností budou mít problémy ve fázi „dětské úmrtnosti“.
Distribuce pravděpodobnosti
Vanová křivka je často reprezentována Weibullovým rozdělením, což je typ rozdělení pravděpodobnosti.
Má parametr tvaru (nazývaný beta) a parametr měřítka (eta).
Vanová křivka je grafem poruchovosti v čase a Weibullova distribuce může být použita k popisu rozložení poruch ve všech třech fázích křivky.
Weibullův model
Moderní polovodičové čipy se obvykle řídí Weibullovým modelem s beta v rozsahu 0,2 až 0,6 pro to, jak často děti umírají před svými prvními narozeninami.
Opakem poruchovosti je střední doba mezi poruchami (MTBF), kterou lze použít ke zjištění, co daná skupina produktů pravděpodobně udělá.
Strategie a aplikace
Strategie pro snížení selhání v rané fázi
Křivka vany ukazuje, jak je pravděpodobné, že se aktivum časem rozbije.
Má tři odlišné fáze: poruchy v rané fázi, náhodné poruchy a poruchy způsobené opotřebením.
Poruchy rané fáze mohou být způsobeny chybami v návrhu, v materiálech, ve způsobu výroby produktu nebo v tom, jak je uveden do provozu.
Pro snížení pravděpodobnosti selhání první fáze lze použít několik strategií.
Highly Accelerated Life Testing (HALT) je způsob, jak najít konstrukční chyby ve výrobcích dříve, než způsobí problémy v terénu.
To se provádí vystavením produktů extrémním podmínkám.
Highly Accelerated Stress Screening (HASS) je screeningová metoda, která podrobuje produkty vysoké úrovni namáhání, aby našly slabé části dříve, než selžou v terénu.
Design for Reliability neboli DFR je metoda, jak zajistit, aby byly produkty od začátku vyráběny s ohledem na spolehlivost.
Design for Six Sigma neboli DFSS je metoda, která využívá statistické nástroje ke zlepšení spolehlivosti a kvality návrhu produktu.
Burn-in je další strategie, která zahrnuje vystavení produktů velkému stresu po dlouhou dobu, aby se našly nějaké slabé části, než se rozbijí na poli.
Použití křivky vany pro plánování údržby
Křivku vany lze také použít k informovanému rozhodování o údržbě a výměně zařízení.
Pokud znáte tři fáze křivky vany, můžete svůj plán údržby změnit, jak vana stárne.
Během období kojenecké úmrtnosti je důležité provádět preventivní údržbu, aby se našly a opravily veškeré výrobní vady nebo chyby při instalaci, které by mohly vést k předčasnému selhání.
Během normální životnosti zařízení je důležité provádět pravidelnou údržbu, aby zůstalo v dobrém stavu.
Během doby, kdy je zařízení opotřebované, může být levnější jej vyměnit, než jej neustále opravovat.
Když se podíváte na to, jak se zařízení v minulosti porouchalo, můžete zjistit, kde který kus zařízení spadá na „křivku vany“, a změnit svůj plán údržby tak, aby odpovídal.
Pokud si například všimnete, že určitý typ zařízení má tendenci se porouchat, když stárne, možná jej budete chtít vyměnit, než se rozbije, nebo jej během této doby častěji kontrolovat.
Použitím křivky vany jako vodítka pro plánování údržby můžete prodloužit životnost aktiva a zároveň snížit dobu, po kterou není používán, a náklady na opravu.
Aplikace křivky vany
Křivka vany se v továrnách často používá pro usnadnění údržby nebo pro rychlý a spolehlivý chod výroby.
Může být také použit k tomu, aby pomohl pochopit, proč na některých aktivech dochází k selháním a jak je předvídat a předcházet jim.
Křivka vany může být použita v mnoha různých oblastech, včetně letectví, automobilů, elektroniky, lékařského vybavení, ropy a plynu, výroby energie, dopravy a dalších.
Například v letectví jej lze použít k předpovědi, kdy části letadla selžou, aby mohly být vyměněny dříve, než způsobí nehodu.
V lékařském vybavení se dá použít k předpovědi, kdy se něco porouchá, aby to bylo možné vyměnit dříve, než to ublíží pacientovi.
Lze jej použít k předpovědi, kdy se turbíny v elektrárnách porouchají, aby mohly být opraveny dříve, než způsobí výpadky proudu.
Abych to shrnul, křivka vany je graf, který ukazuje, jak často aktivum v průběhu času selže.
Používá se v inženýrství spolehlivosti a modelování toho, jak se věci v průběhu času porouchají.
Křivka vany má tři části: dětskou úmrtnost, životnost a opotřebení.
Selhání v rané fázi může být méně pravděpodobné, pokud použijete strategie jako HALT, HASS, DFR, DFSS a burn-in.
Použitím křivky vany jako vodítka pro plánování údržby lze prodloužit životnost zařízení a snížit náklady na prostoje a opravy na minimu.
Křivka vany se často používá v mnoha oborech pro usnadnění údržby nebo rychlé a spolehlivé zahájení výroby.
Modelování a analýza
Rychlost, s jakou se softwarové systémy v průběhu času rozpadají, má stejný vzorec jako u fyzických aktiv.
To umožňuje vlastníkům softwarových systémů porozumět jejich provoznímu životnímu cyklu a plánovat, kdy bude nutné je vyměnit.
Tento text bude hovořit o tom, jak lze křivku vany použít v softwarovém inženýrství k modelování a analýze věcí.
Modely spolehlivosti softwaru
Softwarové modely spolehlivosti mohou být použity inženýry spolehlivosti k modelování a studiu „vanové křivky.
Tyto modely lze použít k předpovědi, jak často softwarové systémy selžou, a ke zlepšení způsobu tvorby softwaru.
Některé modely spolehlivosti softwaru, které lze použít k modelování křivky vany, jsou model Jelinski-Moranda (JM), model Musa-Okumoto (MO) a model Goel-Okumoto (GO).
Tyto modely většinou sledují, jak často systém v průběhu času selže, a také další faktory, jako je složitost softwaru, kvalita kódu a pokrytí testováním.
Při pohledu na data o selhání a použití správného modelu spolehlivosti softwaru mohou softwaroví inženýři zjistit, jaká je pravděpodobnost, že se něco porouchá, a naplánovat údržbu, testování a výměnu.
Statistická kontrola procesu
Softwaroví inženýři mohou také sledovat, jak dobře softwarové systémy fungují v průběhu času pomocí technik statistického řízení procesů (SPC).
Techniky SPC lze použít k nalezení změn v tom, jak software funguje, zjistit, co způsobuje selhání, a opravit problémy dříve, než k nim dojde.
Stručně řečeno, softwaroví inženýři mohou modelovat a analyzovat křivku vany pomocí modelů spolehlivosti softwaru a technik statistického řízení procesů.
Tyto nástroje mohou pomoci předvídat míru selhání, zlepšit způsob tvorby softwaru a prodloužit životnost softwarových systémů.
Pomocí těchto metod mohou softwaroví inženýři snížit rizika selhání softwaru a zachovat spolehlivost systému.
Vysvětlení křivky vany (křivka spolehlivosti)
Tip: Pokud potřebujete, zapněte tlačítko titulků. Pokud nejste obeznámeni s mluveným jazykem, vyberte v tlačítku nastavení „automatický překlad“. Než bude váš oblíbený jazyk dostupný pro překlad, možná budete muset nejprve kliknout na jazyk videa.
Závěr
Když se dostáváme na konec naší diskuse o křivce vany, je jasné, že tato myšlenka je důležitým nástrojem pro každého inženýra nebo studenta inženýrství, který chce navrhnout, postavit a udržovat zařízení, které funguje co nejlépe.
Díky znalosti tří fází křivky vany a společných faktorů, které ovlivňují každou fázi, můžete činit chytrá rozhodnutí o údržbě, výměně a celkovém řízení rizik.
Ale než opustíte tento článek, chci vás vyzvat, abyste přemýšleli o křivce vany jinak, než jak ji lze použít v reálném životě.
Co nám tato křivka může říct o tom, jak věci fungují a proč selhávají? Co se můžeme naučit o skutečnosti, že úpadek a úpadek bude vždy probíhat?
To jsou hluboké a důležité otázky, které přesahují možnosti využití křivky vany ve strojírenství.
Ale když se nad nimi zamyslíme, můžeme lépe porozumět tomu, jak důležité je inženýrství spolehlivosti v dnešním světě.
Takže, až budete postupovat ve své inženýrské kariéře, pamatujte na křivku vany, nejen jako nástroj spolehlivosti, ale také jako symbol toho, jak lidé bojují proti silám rozkladu a úpadku.
A doufám, že vás to bude inspirovat k výrobě vybavení, které vydrží, i když ho čas opotřebuje.
Odkazy a odkazy
Příručka designu spolehlivosti
Dynamický model předpovědi poruchovosti pro servisní díly na základě křivky vany (BTC)
Sdílet na…
