Kaip inžinierius žinote, kad viskas turi veikti ribotą laiką.
Laikui bėgant jis taps mažiau patikimas, kol galiausiai suges.
Bet ar žinojote, kad yra kreivė, kuri gali pasakyti, kada ta nesėkmė greičiausiai įvyks? Ji vadinama „vonios kreive“ ir yra viena iš svarbiausių patikimumo inžinerijos idėjų.
Suprasdami šią kreivę, galite rasti skirtingus įrenginio gyvavimo etapus, išsiaiškinti, kada jis greičiausiai suges, ir imtis tinkamų veiksmų, kad jis nesugestų.
Šiame straipsnyje išsamiai papasakosiu apie vonios kreivę.
Apžvelgsiu tris jos fazes, bendrus veiksnius, kurie prisideda prie kiekvienos fazės, ir būdus, kaip sumažinti nesėkmės tikimybę.
Nesvarbu, ar esate inžinerijos studentas, ar profesionalus inžinierius, turite suprasti vonios kreivę, kad įsitikintumėte, jog jūsų projektuojama, pagaminta ar prižiūrima įranga patikimai veikia visą savo gyvenimą.
Taigi pasinerkime ir sužinokime daugiau apie šią svarbią idėją.
Įvadas į vonios kreivę
Oficialus apibrėžimas:
Įrangos gedimų dažnio kreivė su pradiniu staigiai mažėjančiu gedimų dažniu, po kurio seka ilgalaikis pastovus vidutinis gedimų dažnis, po kurio gedimų dažnis vėl smarkiai padidėja.
Vonios kreivės supratimas
Vonios kreivė yra grafikas, rodantis, kaip dažnai gaminys ar produktų grupė laikui bėgant sugenda.
Jis dažnai naudojamas patikimumo inžinerijoje ir turto pablogėjimo modeliavime, siekiant numatyti ir planuoti turto gedimus.
Kreivę sudaro trys atskiros dalys: kūdikių mirtingumo laikotarpis, normalaus gyvenimo laikotarpis ir nusidėvėjimo laikotarpis.
Kūdikių mirtingumo laikotarpis
Pirmoji vonios kreivės dalis yra didelio gedimo periodas, kai kūdikiai miršta.
Per šį laiką naujas turtas greičiausiai žlugs dėl problemų, susijusių su dizainu, medžiagomis, jų pagaminimo būdu arba paleidimo būdu.
Dėl šių trūkumų turtas sugenda savo gyvavimo ciklo pradžioje, todėl gedimų dažnis didėja pirmaisiais eksploatavimo etapais.
Normalus gyvenimo laikotarpis
Pasibaigus kūdikių mirtingumo laikotarpiui, turtas patenka į įprastą gyvenimo laikotarpį, kai gedimų dažnis yra mažas ir gana pastovus.
Per šį laiką dauguma problemų buvo pašalintos, o turtas veikia taip, kaip turėtų.
Turtas yra puikios būklės, o profilaktinė priežiūra gali padėti jam gerai veikti.
Nusidėvėjimo laikotarpis
Paskutinė vonios kreivės dalis yra nusidėvėjimo fazė, kuriai būdingas didesnis gedimo lygis.
Per šį laiką turtas greičiausiai suges dėl amžiaus, nusidėvėjimo, korozijos ar nuovargio.
Pasibaigė turto naudojimo laikas, todėl norint išvengti nelaimės, jį gali tekti pakeisti arba nutraukti.
Turto naudingo tarnavimo laiko pratęsimo strategijos
Komandos, siekiančios pratęsti turto naudingo tarnavimo laiką, gali pasinaudoti tuo, ką žino apie vonios kreivę, kad nustatytų lūkesčius, kaip turtas paprastai veiks per jo gyvavimo ciklą.
Kiekvienas kreivės taškas siūlo skirtingą būdą išvengti nesėkmės.
Kūdikių mirtingumo laikotarpiu komandos turėtų sutelkti dėmesį į projektavimo, medžiagų, gamybos defektų ar netinkamų veiklos pradžios būdų radimą ir taisymą.
Gali prireikti dažniau atlikti techninę priežiūrą arba tikrinti, kad būtų galima rasti ir išspręsti problemas, kol jos nesukels gedimų.
Įprastu gyvenimo laikotarpiu komandos turėtų sutelkti dėmesį į prevencinę priežiūrą, kad turtas veiktų kuo geriau.
Reguliarūs patikrinimai ir priežiūra gali padėti rasti galimas problemas ir jas išspręsti, kol jos netaps didelėmis problemomis.
Nusidėvėjimo laikotarpis: per šį laiką komandos turėtų sutelkti dėmesį į numatomą techninę priežiūrą, kad nustatytų problemas prieš joms atsirandant ir jas ištaisytų.
Norint išvengti katastrofiškų gedimų, gali tekti pakeisti arba parduoti tam tikrą turtą.
Išplėstinė vonios kreivės analizė
Patikimumo ekspertai dažnai naudoja Weibull diagramą, kad pažvelgtų į vonios kreivės kumuliacinę pasiskirstymo funkciją.
Tyrėjai iš Glazgo universiteto, Kembridžo universiteto ir Rolls-Royce įrodė, kad vonios kreivės nusidėvėjimo stadiją galima pakelti į aukštesnį lygį ir paversti „vonios paviršiaus“ idėja.
Ši išplėstinė analizė padeda modeliuoti, kaip temperatūra, slėgis ir įtempis, be kita ko, veikia turto nusidėvėjimą.
Ji suteikia naudingos informacijos apie daiktų susidėvėjimą ir padeda pagerinti turto našumą ir patikimumą.
Ar esate pasirengęs naudoti vonios kreivę, kad padidintumėte savo įrangos patikimumą?
Vis dar sunku suprasti? Šiek tiek pakeisiu požiūrį:
Ar pavargote, kad jūsų daiktai genda tada, kai jums jų labiausiai reikia? Ar jums patinka tas jaudulys, kai visada tenka pirkti naujus įrankius ir įtaisus, kurie genda?
Nesivaržykite dėl vonios kreivės!
Kam reikalinga patikima gedimų dažnio kreivė, kai galite tiesiog ją pakelti ir tikėtis geriausio? Juk niekas taip nesukelia adrenalino, kaip paskutinę minutę sugenda įranga.
Bet jei esate praktiškas inžinierius, kuriam rūpi sauga ir patikimumas, skaitykite toliau.
Netrukus pateksime į žavų vonios kreivės pasaulį.
Gerai, tai buvo tik pokštas, panašus į TV reklamą.
Dabar grįžkime prie paaiškinimo.
Veiksniai, prisidedantys prie kiekvieno etapo
Kiekvieną vonios kreivės fazę lemia daugybė dalykų.
Kūdikių mirtingumo laikotarpiu gedimus sukelia problemos, susijusios su gaminio pagaminimu ir naudojimu.
Kita vertus, įprastu eksploatavimo laikotarpiu tokie veiksniai kaip priežiūra ir aplinka gali turėti įtakos tam, kiek laiko turtas tarnaus, kol jis sugenda.
Galiausiai gedimų dažnis gali padidėti susidėvėjimo laikotarpiu dėl tokių dalykų kaip senos dalys ir priežiūros trūkumas.
Šių veiksnių supratimas gali padėti komandoms, kurios siekia pratęsti turto naudingo tarnavimo laiką, įgyvendindamos konkrečias strategijas kiekvienai vonios kreivės fazei.
Rizikos ir tikimybių pasiskirstymas
Kūdikių mirtingumo fazė
Ankstyvojoje vonios kreivės dalyje, kuri taip pat vadinama „kūdikių mirtingumo faze“, produktai greičiausiai sugenda.
Gedimai per šį laiką dažniausiai atsiranda dėl problemų, susijusių su dizainu, medžiagomis, jų pagaminimo būdu ar paleidimo būdu.
Pavyzdžiui, naujai įsigytas namas pirmaisiais metais gali turėti daug problemų, pavyzdžiui, įtrūkimų sienose ir duryse, nes nėra labai geros medžiagos ar darbas.
Šiame etape žmonės, kuriems gresia didžiausias pavojus, priklauso nuo produkto, į kurį žiūrima.
Žmonės, kurie perka elektroniką, pavyzdžiui, išmaniuosius telefonus ar nešiojamuosius kompiuterius, kai jie pirmą kartą išleidžiami, greičiausiai turės problemų su jais „kūdikių mirtingumo“ fazėje.
Kita vertus, įmonės, perkančios pramoninę įrangą, naudojamą gamyklose ar elektrinėse, kai ji pirmą kartą išleidžiama, greičiausiai turi problemų su ja „kūdikių mirtingumo“ fazėje.
Tikimybių pasiskirstymas
Vonios kreivė dažnai vaizduojama Weibull skirstiniu, kuris yra tikimybių pasiskirstymo tipas.
Jis turi formos parametrą (vadinamą beta) ir mastelio parametrą (eta).
Vonios kreivė yra gedimų dažnio per tam tikrą laiką grafikas, o Weibull skirstinys gali būti naudojamas apibūdinti gedimų pasiskirstymą visose trijose kreivės fazėse.
Weibull modelis
Šiuolaikiniai puslaidininkiniai lustai paprastai seka Weibull modeliu, kurio beta versija yra nuo 0,2 iki 0,6, atsižvelgiant į tai, kaip dažnai kūdikiai miršta prieš savo pirmąjį gimtadienį.
Gedimų dažnio priešingybė yra vidutinis laikas tarp gedimų (MTBF), kurį galima naudoti norint išsiaiškinti, ką gaminių šeima gali daryti.
Strategijos ir programos
Ankstyvųjų fazių gedimų mažinimo strategijos
Vonios kreivė rodo, kokia tikimybė, kad turtas laikui bėgant suges.
Jis turi tris skirtingas fazes: gedimus ankstyvoje fazėje, atsitiktinius gedimus ir gedimus, atsiradusius dėl nusidėvėjimo.
Ankstyvosios fazės gedimai gali atsirasti dėl projektavimo, medžiagų, gaminio gamybos būdo ar paleidimo klaidų.
Gali būti naudojamos kelios strategijos, kad būtų mažesnė tikimybė, kad pirmasis etapas nepavyks.
Labai pagreitintas eksploatavimo laikas (HALT) – tai būdas aptikti gaminių dizaino trūkumus, kol jie nesukelia problemų lauke.
Tai daroma gaminius naudojant ekstremaliomis sąlygomis.
Labai pagreitintas streso patikrinimas (HASS) yra atrankos metodas, kuriuo gaminiai patiria didelį stresą, kad būtų aptiktos silpnos vietos, kol jos nesugestų lauke.
„Design for Reliability“ arba DFR – tai būdas užtikrinti, kad gaminiai nuo pat pradžių buvo sukurti atsižvelgiant į patikimumą.
„Design for Six Sigma“ arba DFSS – tai metodas, kuris naudoja statistinius įrankius, kad pagerintų gaminio dizaino patikimumą ir kokybę.
Įdegimas yra dar viena strategija, kuri apima ilgą laiką patiriamą stresą, kad būtų galima rasti silpnas vietas, kol jie nesugenda.
Vonios kreivės naudojimas planuojant techninę priežiūrą
Vonios kreivė taip pat gali būti naudojama priimant pagrįstus sprendimus dėl įrangos priežiūros ir keitimo.
Jei žinote tris vonios kreivės etapus, galite pakeisti priežiūros planą, kai vonia sensta.
Kūdikių mirtingumo laikotarpiu svarbu atlikti prevencinę priežiūrą, kad būtų galima rasti ir ištaisyti visus gamybos trūkumus ar montavimo klaidas, dėl kurių gali atsirasti ankstyvas gedimas.
Įprasto įrangos eksploatavimo metu svarbu reguliariai prižiūrėti, kad ji būtų geros būklės.
Tuo metu, kai įranga yra susidėvėjusi, ją pakeisti gali būti pigiau nei nuolat taisyti.
Žvelgdami į tai, kaip įranga sugedo praeityje, galite išsiaiškinti, kur kiekviena įranga patenka ant „vonios kreivės“ ir pakeisti savo priežiūros planą, kad tiktų.
Pavyzdžiui, jei pastebite, kad tam tikros rūšies įranga linkusi sugesti, kai ji sensta, galbūt norėsite ją pakeisti, kol ji nesuges, arba per tą laiką ją tikrinti dažniau.
Naudodami vonios kreivę kaip techninės priežiūros planavimo vadovą, galite pailginti turto naudingo tarnavimo laiką, tuo pačiu sumažindami jo nenaudojimo laiką ir jo sutvarkymo išlaidas.
Vonios kreivės pritaikymai
Vonios kreivė dažnai naudojama gamyklose, siekiant palengvinti priežiūrą arba greitai ir patikimai pradėti gamybą.
Jis taip pat gali būti naudojamas siekiant suprasti, kodėl įvyksta tam tikro turto gedimai ir kaip juos numatyti bei užkirsti jiems kelią.
Vonios kreivė gali būti naudojama daugelyje skirtingų sričių, įskaitant aviaciją, automobilius, elektroniką, medicinos įrangą, naftą ir dujas, energijos gamybą, transportavimą ir kt.
Pavyzdžiui, aviacijoje jis gali būti naudojamas nuspėti, kada orlaivių dalys suges, kad jas būtų galima pakeisti prieš sukeliant avariją.
Medicininėje įrangoje jis gali būti naudojamas nuspėti, kada kažkas suges, kad būtų galima jį pakeisti, kol nepakenks pacientui.
Jis gali būti naudojamas nuspėti, kada elektrinėse suges turbinos, kad jas būtų galima sutvarkyti prieš sukeliant elektros energijos tiekimą.
Apibendrinant galima pasakyti, kad vonios kreivė yra grafikas, rodantis, kaip dažnai turtas laikui bėgant sugenda.
Jis naudojamas patikimumo inžinerijoje ir modeliuojant, kaip laikui bėgant viskas sugenda.
Vonios kreivę sudaro trys dalys: kūdikių mirtingumas, naudingo tarnavimo laikas ir nusidėvėjimas.
Ankstyvosios fazės gedimų tikimybė gali būti mažesnė, jei naudosite tokias strategijas kaip HALT, HASS, DFR, DFSS ir perdegimas.
Naudojant vonios kreivę kaip gairę planuojant techninę priežiūrą, turto naudingo tarnavimo laikas gali būti pratęstas, o prastovos ir remonto išlaidos sumažinamos iki minimumo.
Vonios kreivė dažnai naudojama daugelyje sričių, siekiant palengvinti priežiūrą arba greitai ir patikimai pradėti gamybą.
Modeliavimas ir analizė
Programinės įrangos sistemų gedimo greitis laikui bėgant yra toks pat kaip ir fizinis turtas.
Tai leidžia programinės įrangos sistemų savininkams suprasti jų veikimo ciklą ir planuoti, kada jas reikės pakeisti.
Šiame tekste bus kalbama apie tai, kaip vonios kreivė gali būti naudojama programinės įrangos inžinerijoje modeliuojant ir analizuojant dalykus.
Programinės įrangos patikimumo modeliai
Programinės įrangos patikimumo modelius patikimumo inžinieriai gali naudoti modeliuodami ir tirdami „vonios kreivę“.
Šie modeliai gali būti naudojami nuspėti, kaip dažnai suges programinės įrangos sistemos, ir pagerinti programinės įrangos kūrimo būdą.
Kai kurie programinės įrangos patikimumo modeliai, kuriuos galima naudoti modeliuojant vonios kreivę, yra Jelinski-Moranda (JM), Musa-Okumoto (MO) ir Goel-Okumoto (GO) modelis.
Dažniausiai šiuose modeliuose atsižvelgiama į tai, kaip dažnai laikui bėgant sistema sugenda, taip pat į kitus veiksnius, pvz., programinės įrangos sudėtingumą, kodo kokybę ir testavimo aprėptį.
Žvelgdami į gedimų duomenis ir naudodami tinkamą programinės įrangos patikimumo modelį, programinės įrangos inžinieriai gali išsiaiškinti, kokia tikimybė, kad kažkas suges, ir sudaryti priežiūros, testavimo ir pakeitimo planus.
Statistinių procesų valdymas
Programinės įrangos inžinieriai taip pat gali stebėti, kaip gerai programinės įrangos sistemos veikia laikui bėgant, naudodami statistinio proceso valdymo (SPC) metodus.
SPC metodai gali būti naudojami norint rasti programinės įrangos veikimo pakeitimų, išsiaiškinti, kas sukelia gedimus, ir išspręsti problemas prieš joms įvykstant.
Trumpai tariant, programinės įrangos inžinieriai gali modeliuoti ir analizuoti vonios kreivę, naudodami programinės įrangos patikimumo modelius ir statistinio proceso valdymo metodus.
Šie įrankiai gali padėti numatyti gedimų dažnį, pagerinti programinės įrangos kūrimo būdą ir pailginti programinės įrangos sistemų veikimą.
Naudodami šiuos metodus programinės įrangos inžinieriai gali sumažinti programinės įrangos gedimų riziką ir išlaikyti sistemos patikimumą.
Paaiškinta vonios kreivė (patikimumo kreivė)
Patarimas: jei reikia, įjunkite antraštės mygtuką. Jei nesate susipažinę su šnekamąja kalba, nustatymų mygtuke pasirinkite „automatinis vertimas“. Gali tekti pirmiausia spustelėti vaizdo įrašo kalbą, kad jūsų mėgstamiausia kalba taptų prieinama versti.
Išvada
Kai baigiame savo diskusiją apie vonios kreivę, akivaizdu, kad ši idėja yra svarbi priemonė kiekvienam inžinieriui ar inžinerijos studentui, norinčiam suprojektuoti, statyti ir prižiūrėti kuo geriau veikiančią įrangą.
Žinodami tris vonios kreivės fazes ir bendruosius veiksnius, turinčius įtakos kiekvienai fazei, galite priimti protingus sprendimus dėl priežiūros, keitimo ir bendro rizikos valdymo.
Tačiau prieš paliekant šį straipsnį, noriu paraginti jus pagalvoti apie vonios kreivę kitais būdais, nei tai, kaip ją būtų galima panaudoti realiame gyvenime.
Ką ši kreivė gali pasakyti apie tai, kaip viskas veikia ir kodėl nepavyksta? Ką galime sužinoti apie tai, kad nykimas ir nuosmukis visada įvyks?
Tai gilūs ir svarbūs klausimai, apimantys ne tik tai, kaip vonios kreivė gali būti naudojama inžinerijoje.
Tačiau galvodami apie juos galime geriau suprasti, kokia svarbi patikimumo inžinerija yra šiuolaikiniame pasaulyje.
Taigi, eidami į priekį savo inžinieriaus karjeroje, prisiminkite vonios kreivę ne tik kaip patikimumo įrankį, bet ir kaip simbolį, kaip žmonės kovoja su nykimo ir nuosmukio jėgomis.
Ir tikiuosi, kad tai žinodami įkvėpsite sukurti įrangą, kuri tarnaus net ir laikui bėgant.
Nuorodos ir nuorodos
Patikimumo projektavimo vadovas
Pasidalinti…
