Insenerina teate, et kõigel on töötamiseks piiratud aeg.
Aja jooksul muutub see vähem usaldusväärseks, kuni see lõpuks puruneb.
Kuid kas teadsite, et on olemas kõver, mis võib teile öelda, millal see ebaõnnestumine kõige tõenäolisemalt juhtub? Seda nimetatakse "vannikõveraks" ja see on töökindluse inseneritöö üks olulisemaid ideid.
Sellest kõverast aru saades saate leida seadme erinevad eluetapid, välja selgitada, millal see kõige tõenäolisemalt puruneb, ja astuda õigeid samme, et see ei puruneks.
Selles artiklis käsitlen üksikasjalikult vanni kõverat.
Vaatlen selle kolme faasi, ühiseid tegureid, mis igasse faasi aitavad, ja võimalusi ebaõnnestumiste tõenäosuse vähendamiseks.
Olenemata sellest, kas olete inseneritudeng või elukutseline insener, peate mõistma vanni kõverat, et olla kindel, et teie projekteeritud, ehitatud või hooldatud seadmed töötavad usaldusväärselt kogu oma eluea jooksul.
Nii et sukeldugem ja uurime selle olulise idee kohta lisateavet.
Vannikõvera tutvustus
Ametlik määratlus:
Seadme rikkemäära kõver algse järsult kahaneva rikkemääraga, millele järgneb pikaajaline konstantne keskmine rikete määr, mille järel rikkemäär taas järsult suureneb.
Vannikõvera mõistmine
Vannikõver on graafik, mis näitab, kui sageli toode või tooterühm aja jooksul laguneb.
Seda kasutatakse sageli töökindluse projekteerimisel ja varade halvenemise modelleerimisel, et ennustada ja planeerida vara rikkeid.
Kõveral on kolm eraldi osa: imikute suremuse periood, normaalse elu periood ja kulumise periood.
Imikute suremusperiood
Vannikõvera esimene osa on kõrge rikete periood, mil imikud surevad.
Selle aja jooksul ebaõnnestuvad uued varad suurema tõenäosusega konstruktsiooni, materjalide, nende valmistamise või kasutuselevõtu viisiga seotud probleemide tõttu.
Nende vigade tõttu lähevad varad oma elutsükli alguses rikki, mistõttu rikete määr töö esimestel etappidel suureneb.
Tavaline eluiga
Pärast imikusuremusperioodi läheb vara normaalsesse eluperioodi, kus ebaõnnestumise määr on madal ja üsna konstantne.
Selle aja jooksul on enamik probleeme lahendatud ja vara töötab nagu peab.
Vara on suurepärases korras ja ennetav hooldus aitab sellel hästi töötada.
Kulumisperiood
Vannikõvera viimane osa on kulumisfaas, mille rikete määr on suurem.
Selle aja jooksul laguneb vara tõenäolisemalt selliste tegurite tõttu nagu vanus, kulumine, korrosioon või väsimus.
Vara on jõudnud oma kasuliku eluea lõppu ja katastroofi vältimiseks tuleb see võib-olla välja vahetada või kasutusest kõrvaldada.
Vara kasuliku eluea pikendamise strateegiad
Vara kasuliku eluea pikendamise nimel töötavad meeskonnad saavad kasutada vannikõvera kohta teadmisi, et määrata kindlaks, kuidas vara tavaliselt selle elutsükli jooksul töötab.
Iga kõvera punkt viitab erinevale võimalusele ebaõnnestumise vältimiseks.
Imikute suremuse perioodil peaksid meeskonnad keskenduma disainivigade, materjalivigade, tootmisvigade või valede käivitamisviiside leidmisele ja parandamisele.
Probleemide leidmiseks ja parandamiseks võib osutuda vajalikuks hooldust või ülevaatusi sagedamini teha, enne kui need tõrkeid põhjustavad.
Tavalise eluea jooksul peaksid meeskonnad keskenduma ennetavale hooldusele, et hoida varad parimal tasemel.
Rutiinsed ülevaatused ja hooldus võivad aidata võimalikke probleeme leida ja need enne suurteks probleemideks muutumist lahendada.
Kulumisperiood: selle aja jooksul peaksid meeskonnad keskenduma ennustavale hooldusele, et leida probleemid enne nende tekkimist ja need parandada.
Katastroofiliste rikete vältimiseks võib osutuda vajalikuks mõni vara välja vahetada või müüa.
Vannikõvera täpsem analüüs
Usaldusväärsuse eksperdid kasutavad sageli Weibulli diagrammi, et vaadata vannikõvera kumulatiivset jaotusfunktsiooni.
Glasgow ülikooli, Cambridge'i ülikooli ja Rolls-Royce'i teadlased on näidanud, et vanni kõvera kulumisfaasi saab viia kõrgemale tasemele ja muuta vanni pinna ideeks.
See täiustatud analüüs aitab modelleerida, kuidas temperatuur, rõhk ja stress muu hulgas mõjutavad vara kulumist.
See annab kasulikku teavet asjade kulumise kohta ning aitab parandada varade toimivust ja töökindlust.
Kas olete valmis kasutama vannikõverat oma seadmete töökindluse parandamiseks?
Ikka raske mõista? Lubage mul veidi vaatenurka muuta:
Kas olete tüdinud sellest, et teie asjad lähevad katki, kui neid kõige rohkem vajate? Kas teile meeldib see põnevus, et peate alati ostma uusi tööriistu ja vidinaid, mis katki lähevad?
Ära vaeva end vannikõveraga!
Kellele on vaja usaldusväärset rikete määra kõverat, kui saate seda lihtsalt tiivastada ja loota parimat? Lõppude lõpuks ei tõmba miski adrenaliini käima nagu viimasel minutil rikki läinud varustus.
Kuid kui olete praktiline insener, kes hoolib ohutusest ja töökindlusest, jätkake lugemist.
Peagi jõuame vannikõvera põnevasse maailma.
Olgu, see oli lihtsalt telereklaami moodi nali.
Nüüd pöördume tagasi selgituse juurde.
Igat faasi mõjutavad tegurid
Vannikõvera iga faas on põhjustatud mitmest asjast.
Imikusuremuse perioodil põhjustavad tõrkeid probleemid toote valmistamise ja kasutamisega.
Tavalise eluea jooksul võivad sellised tegurid nagu hooldus ja keskkond mõjutada seda, kui kaua vara enne purunemist kestab.
Lõpuks võib rikete määr kulumisperioodil suureneda näiteks vanade osade ja hoolduse puudumise tõttu.
Nende tegurite mõistmine võib aidata meeskondadel, kes töötavad vara kasuliku eluea pikendamise nimel, rakendades vannikõvera iga faasi jaoks konkreetseid strateegiaid.
Riskide ja tõenäosuste jaotus
Imikute suremuse faas
Vannikõvera alguses, mida nimetatakse ka "imiku suremuse faasiks", on tooted kõige tõenäolisemalt ebaõnnestunud.
Selle aja jooksul esinevad tõrked on tavaliselt põhjustatud probleemidest disainis, materjalides, nende valmistamise või käivitamise viisis.
Näiteks äsja ostetud majas võib esimestel aastatel tekkida palju probleeme, nagu praod seintes ja ustes, kuna materjalid või töö pole eriti head.
Selles etapis sõltuvad kõige enam ohustatud inimesed vaadeldavast tootest.
Inimestel, kes ostavad elektroonikat, näiteks nutitelefone või sülearvuteid, kui need esimest korda turule tulevad, on kõige tõenäolisemalt nendega probleeme "imiku suremuse" faasis.
Teisest küljest on ettevõtetel, kes ostavad tehastes või elektrijaamades kasutatavaid tööstusseadmeid nende esmasel turulelaskmisel, kõige tõenäolisemalt probleeme "imiku suremuse" faasis.
Tõenäosuse jaotus
Vannikõverat esindab sageli Weibulli jaotus, mis on tõenäosusjaotuse tüüp.
Sellel on kuju parameeter (nn beeta) ja skaala parameeter (eta).
Vannikõver kujutab endast rikkemäära graafikut ajas ja Weibulli jaotust saab kasutada tõrgete jaotuse kirjeldamiseks kõvera kõigis kolmes faasis.
Weibulli mudel
Kaasaegsed pooljuhtkiibid järgivad tavaliselt Weibulli mudelit, mille beeta on vahemikus 0,2–0,6, et näha, kui sageli lapsed surevad enne oma esimest sünnipäeva.
Rikete määra vastand on keskmine riketevaheline aeg (MTBF), mille abil saab välja selgitada, mida tootepere tõenäoliselt teeb.
Strateegiad ja rakendused
Varase faasi ebaõnnestumiste vähendamise strateegiad
Vannikõver näitab, kui tõenäoline on, et vara aja jooksul laguneb.
Sellel on kolm erinevat faasi: tõrked varajases faasis, juhuslikud tõrked ja kulumisest põhjustatud tõrked.
Varase faasi tõrkeid võivad põhjustada vead disainis, materjalides, toote valmistamise viisis või selle käivitamises.
Esimese faasi ebaõnnestumise tõenäosuse vähendamiseks saab kasutada mitmeid strateegiaid.
Highly Accelerated Life Testing (HALT) on viis toodete disainivigade leidmiseks enne, kui need valdkonnas probleeme tekitavad.
Seda tehakse, pannes tooted läbi ekstreemsete tingimuste.
Highly Accelerated Stress Screening (HASS) on sõelumismeetod, mis paneb tooted läbi suure stressitaseme, et leida nõrgad kohad enne, kui need põllul ebaõnnestuvad.
Design for Reliability ehk DFR on meetod, mis tagab, et tooted on algusest peale loodud töökindlust silmas pidades.
Design for Six Sigma ehk DFSS on meetod, mis kasutab statistilisi tööriistu toote disaini töökindluse ja kvaliteedi parandamiseks.
Sissepõlemine on veel üks strateegia, mis hõlmab toodetele pikka aega tugevat stressi, et leida nõrgad kohad enne, kui need põllul purunevad.
Vannikõvera kasutamine hoolduse planeerimisel
Vannikõverat saab kasutada ka teadlike otsuste tegemiseks seadmete hoolduse ja asendamise kohta.
Kui teate vannikõvera kolme etappi, saate vanni vananedes oma hooldusplaani muuta.
Imikute suremuse perioodil on oluline teha ennetav hooldus, et leida ja parandada kõik tootmis- või paigaldusvead, mis võivad põhjustada varajase rikke.
Seadme normaalse tööea jooksul on oluline selle heas vormis hoidmiseks regulaarselt hooldada.
Aja jooksul, mil seadmed on kulunud, võib olla odavam see välja vahetada, kui seda muudkui parandada.
Vaadates, kuidas seadmed on minevikus rikki läinud, saate aru saada, kuhu iga varustus "vannikõveral" langeb, ja muuta oma hooldusplaani sobivaks.
Näiteks kui märkate, et teatud tüüpi seadmed kipuvad vananedes rikki minema, võiksite need enne purunemist välja vahetada või selle aja jooksul sagedamini kontrollida.
Kasutades vannikõverat hoolduse planeerimisel juhisena, saate pikendada vara kasulikku eluiga, vähendades samal ajal selle kasutusest väljasoleku aega ja parandamise maksumust.
Vannikõvera rakendused
Vannikõverat kasutatakse sageli tehastes hoolduse hõlbustamiseks või tootmise kiireks ja usaldusväärseks käivitamiseks.
Seda saab kasutada ka selleks, et mõista, miks teatud varadel tõrked tekivad ning kuidas neid ette näha ja ära hoida.
Vannikõverat saab kasutada paljudes erinevates valdkondades, sealhulgas lennunduses, autodes, elektroonikas, meditsiiniseadmetes, naftas ja gaasis, elektritootmises, transpordis ja mujal.
Näiteks lennunduses saab selle abil ennustada, millal lennukiosad üles ütlevad, et need saaks välja vahetada enne, kui need õnnetusi põhjustavad.
Meditsiiniseadmetes saab selle abil ennustada, millal miski katki läheb, et saaks selle välja vahetada enne, kui see patsiendile haiget teeb.
Seda saab kasutada selleks, et ennustada, millal elektrijaamades turbiinid katki lähevad, et need saaks parandada enne, kui need elektrikatkestusi põhjustavad.
Kokkuvõtteks võib öelda, et vannikõver on graafik, mis näitab, kui sageli vara aja jooksul rikki läheb.
Seda kasutatakse töökindluse projekteerimisel ja asjade aja jooksul lagunemise modelleerimisel.
Vannikõveral on kolm osa: imikute suremus, kasulik eluiga ja kulumine.
Varase faasi tõrgete tekkimise tõenäosus on väiksem, kui kasutate selliseid strateegiaid nagu HALT, HASS, DFR, DFSS ja sissepõlemine.
Kasutades vannikõverat hoolduse planeerimisel juhisena, saab vara kasulikku eluiga pikendada ning seisakuid ja remondikulusid hoida minimaalsena.
Vannikõverat kasutatakse sageli paljudes valdkondades hoolduse hõlbustamiseks või tootmise kiireks ja usaldusväärseks käivitamiseks.
Modelleerimine ja analüüs
Tarkvarasüsteemide lagunemise kiirus aja jooksul järgib sama mustrit kui füüsiliste varade puhul.
See võimaldab tarkvarasüsteemide omanikel mõista nende tööelutsüklit ja planeerida, millal need tuleb välja vahetada.
See tekst räägib sellest, kuidas vannikõverat saab tarkvaratehnikas kasutada asjade modelleerimiseks ja analüüsimiseks.
Tarkvara töökindluse mudelid
Tarkvara töökindluse mudeleid saavad töökindluse insenerid kasutada "vannikõvera" modelleerimiseks ja uurimiseks.
Neid mudeleid saab kasutada tarkvarasüsteemide tõrgete sageduse ennustamiseks ja tarkvara valmistamise parandamiseks.
Mõned tarkvara töökindluse mudelid, mida saab vannikõvera modelleerimiseks kasutada, on Jelinski-Moranda (JM) mudel, Musa-Okumoto (MO) ja Goel-Okumoto (GO) mudel.
Enamasti uurivad need mudelid seda, kui sageli süsteem aja jooksul ebaõnnestub, ja ka muid tegureid, nagu tarkvara keerukus, koodi kvaliteet ja testimise ulatus.
Vaadates rikete andmeid ja kasutades õiget tarkvara töökindluse mudelit, saavad tarkvarainsenerid välja mõelda, kui tõenäoline on, et midagi läheb katki, ning teha plaane hoolduseks, testimiseks ja asendamiseks.
Statistilise protsessi juhtimine
Tarkvarainsenerid saavad ka statistilise protsessijuhtimise (SPC) tehnikate abil jälgida, kui hästi tarkvarasüsteemid aja jooksul töötavad.
SPC-tehnikaid saab kasutada tarkvara töös muudatuste leidmiseks, tõrgete põhjuste väljaselgitamiseks ja probleemide lahendamiseks enne nende tekkimist.
Lühidalt öeldes saavad tarkvarainsenerid modelleerida ja analüüsida vanni kõverat, kasutades tarkvara usaldusväärsuse mudeleid ja statistilisi protsesside juhtimise meetodeid.
Need tööriistad aitavad prognoosida tõrgete määra, parandada tarkvara valmistamise viisi ja pikendada tarkvarasüsteemide kasutusiga.
Neid meetodeid kasutades saavad tarkvarainsenerid vähendada tarkvaratõrgete riske ja säilitada süsteemi töökindluse.
Vanni kõvera selgitus (usalduskõver)
Nõuanne. Lülitage subtiitrite nupp sisse, kui seda vajate. Valige seadete nupust "automaattõlge", kui te ei ole kõnekeelega tuttav. Võimalik, et peate esmalt klõpsama video keelel, enne kui teie lemmikkeel muutub tõlkimiseks kättesaadavaks.
Järeldus
Kui jõuame oma vannikõvera arutelu lõppu, on selge, et see idee on oluline tööriist igale insenerile või inseneritudengile, kes soovib projekteerida, ehitada ja hooldada võimalikult hästi toimivaid seadmeid.
Teades vannikõvera kolme faasi ja ühiseid tegureid, mis iga faasi mõjutavad, saate teha arukaid otsuseid hoolduse, asendamise ja üldise riskijuhtimise kohta.
Kuid enne sellest artiklist lahkumist tahan kutsuda teid üles mõtlema vannikõverale muul viisil kui see, kuidas seda päriselus kasutada.
Mida võib see kõver meile öelda asjade toimimise ja ebaõnnestumise põhjuste kohta? Mida saame õppida selle kohta, et lagunemine ja allakäik toimuvad alati?
Need on sügavad ja olulised küsimused, mis lähevad kaugemale sellest, kuidas vannikõverat saab inseneritöös kasutada.
Kuid neile mõeldes saame paremini aru, kui oluline on töökindluse tehnoloogia tänapäeva maailmas.
Seega pidage oma insenerikarjääris edasi liikudes vannikõverat meeles – mitte ainult töökindluse vahendina, vaid ka sümbolina, kuidas inimesed võitlevad lagunemise ja allakäigu jõududega.
Ja ma loodan, et selle teadmine inspireerib teid valmistama seadmeid, mis kestavad, isegi kui aeg seda kulutab.
Lingid ja viited
Töökindluse disaini käsiraamat
Hooldusosade dünaamiline rikete määra prognoosimise mudel, mis põhineb vannikõveral (BTC)
Jaga…
