Kā inženieris jūs zināt, ka visam darbam ir ierobežots laiks.
Laika gaitā tas kļūs mazāk uzticams, līdz beidzot sabojās.
Bet vai zinājāt, ka pastāv līkne, kas var pateikt, kad šī neveiksme, visticamāk, notiks? To sauc par "vannas līkni", un tā ir viena no vissvarīgākajām idejām uzticamības inženierijā.
Izprotot šo līkni, varat atrast dažādus ierīces dzīves posmus, noskaidrot, kad tā, visticamāk, salūst, un veikt pareizos pasākumus, lai novērstu ierīces pārrāvumu.
Šajā rakstā es sīkāk aplūkošu vannas līkni.
Es aplūkošu tās trīs fāzes, kopējos faktorus, kas veicina katru fāzi, un veidus, kā samazināt neveiksmes iespējamību.
Neatkarīgi no tā, vai esat inženierzinātņu students vai profesionāls inženieris, jums ir jāsaprot vannas līkne, lai pārliecinātos, ka jūsu projektētā, uzbūvētā vai apkopes iekārta uzticami darbojas visu mūžu.
Tāpēc ienirt un uzzināsim vairāk par šo svarīgo ideju.
Ievads vannas līknē
Formālā definīcija:
Iekārtas atteices koeficienta līkne ar sākotnēji strauji sarūkošu atteices līmeni, kam seko ilgstošs nemainīgs vidējais atteices līmenis, pēc kura atteices līmenis atkal strauji palielinās.
Izpratne par vannas līkni
Vannas līkne ir grafiks, kas parāda, cik bieži produkts vai produktu grupa laika gaitā sabojājas.
To bieži izmanto uzticamības inženierijā un aktīvu nolietošanās modelēšanā, lai prognozētu un plānotu aktīvu kļūmes.
Līknei ir trīs atsevišķas daļas: zīdaiņu mirstības periods, normālas dzīves periods un nolietošanās periods.
Zīdaiņu mirstības periods
Vannas līknes pirmā daļa ir augsta atteices līmeņa periods, kad bērni mirst.
Šajā laikā jauni līdzekļi, visticamāk, neizdosies, jo rodas problēmas ar dizainu, materiāliem, to izgatavošanas veidu vai iedarbināšanas veidu.
Šo trūkumu dēļ aktīvi sabojājas to dzīves cikla sākumā, kas izraisa kļūdu īpatsvara pieaugumu pirmajos darbības posmos.
Normāls dzīves periods
Pēc zīdaiņu mirstības perioda aktīvs nonāk parastajā dzīves periodā, kur atteices līmenis ir zems un diezgan nemainīgs.
Šajā laikā lielākā daļa problēmu ir novērstas, un līdzeklis darbojas kā nākas.
Līdzeklis ir lieliskā stāvoklī, un profilaktiskā apkope var palīdzēt tam turpināt darboties.
Nolietošanās periods
Vannas līknes pēdējā daļa ir nolietošanās fāze, kurai ir lielāks atteices līmenis.
Šajā laikā īpašums, visticamāk, sabojāsies tādu iemeslu dēļ kā vecums, nolietojums, korozija vai nogurums.
Līdzeklim ir beidzies lietderīgās lietošanas laiks, un, lai izvairītos no katastrofas, tas, iespējams, būs jānomaina vai jāpārtrauc.
Stratēģijas aktīva lietderīgās lietošanas laika pagarināšanai
Komandas, kas strādā, lai pagarinātu aktīva lietderīgās lietošanas laiku, var izmantot to, ko viņi zina par vannas līkni, lai noteiktu, kā aktīvs parasti darbojas tā dzīves cikla laikā.
Katrs līknes punkts norāda uz citu veidu, kā izvairīties no neveiksmes.
Zīdaiņu mirstības periodā komandām jākoncentrējas uz dizaina trūkumu, materiālu trūkumu, ražošanas trūkumu vai nepareizu darbības uzsākšanas veidu atrašanu un labošanu.
Var būt nepieciešams biežāk veikt apkopes vai pārbaudes, lai atrastu un novērstu problēmas, pirms tās izraisa kļūmes.
Parastā dzīves laikā komandām jākoncentrējas uz profilaktisko apkopi, lai aktīvi darbotos pēc iespējas labāk.
Regulāras pārbaudes un apkope var palīdzēt atrast iespējamās problēmas un novērst tās, pirms tās kļūst par lielām problēmām.
Nolietošanās periods: šajā laikā komandām jākoncentrējas uz paredzamo apkopi, lai atrastu problēmas, pirms tās rodas, un tās novērst.
Lai izvairītos no katastrofālām kļūmēm, var būt nepieciešams nomainīt vai pārdot dažus aktīvus.
Uzlabota vannas līknes analīze
Uzticamības eksperti bieži izmanto Veibula diagrammu, lai apskatītu vannas līknes kumulatīvo sadalījuma funkciju.
Pētnieki no Glāzgovas Universitātes, Kembridžas Universitātes un Rolls-Royce ir parādījuši, ka vannas līknes nolietojuma stadiju var pacelt augstākā līmenī un pārvērst par "vannas virsmas" ideju.
Šī uzlabotā analīze palīdz modelēt, kā temperatūra, spiediens un stress, cita starpā, ietekmē aktīva nolietojumu.
Tas sniedz noderīgu informāciju par to, kā lietas nolietojas, un palīdz uzlabot aktīvu veiktspēju un uzticamību.
Vai esat gatavs izmantot vannas līkni, lai uzlabotu sava aprīkojuma uzticamību?
Joprojām grūti saprast? Ļaujiet man nedaudz mainīt viedokli:
Vai jums ir apnicis, ka jūsu lietas sabojājas, kad tās ir visvairāk vajadzīgas? Vai jums patīk aizraušanās, kad vienmēr jāpērk jauni rīki un sīkrīki, kas sabojājas?
Neuztraucieties ar vannas izliekumu!
Kuram ir vajadzīga uzticama atteices līmeņa līkne, ja varat to vienkārši spārnot un cerēt uz labāko? Galu galā nekas neuzņem adrenalīnu tā, kā iekārta sabojājas pēdējā brīdī.
Bet, ja esat praktisks inženieris, kuram rūp drošība un uzticamība, turpiniet lasīt.
Mēs gatavojamies iekļūt aizraujošajā vannas līknes pasaulē.
Labi, tas bija tikai joks, lai izskatītos pēc TV reklāmas.
Tagad atgriezīsimies pie skaidrojuma.
Faktori, kas veicina katru fāzi
Katru vannas līknes fāzi izraisa vairākas lietas.
Zīdaiņu mirstības periodā neveiksmes izraisa problēmas ar produkta izgatavošanu un lietošanu.
No otras puses, parastā dzīves laikā tādi faktori kā apkope un vide var ietekmēt to, cik ilgi aktīvs kalpo, pirms tas sabojājas.
Visbeidzot, kļūmju līmenis var palielināties nolietojuma periodā, piemēram, veco detaļu un apkopes trūkuma dēļ.
Izpratne par šiem faktoriem var palīdzēt komandām, kas strādā, lai pagarinātu aktīva lietderīgās lietošanas laiku, ieviešot īpašas stratēģijas katrai fāzei gar vannas līkni.
Riska un varbūtības sadalījums
Zīdaiņu mirstības fāze
Vannas līknes sākuma daļā, ko sauc arī par "zīdaiņu mirstības fāzi", produkti, visticamāk, neizdosies.
Kļūmes šajā laikā parasti izraisa problēmas ar dizainu, materiāliem, to izgatavošanas veidu vai iedarbināšanas veidu.
Piemēram, tikko nopirktai mājai pirmajos gados var būt daudz problēmu, piemēram, plaisas sienās un durvīs, jo materiāli vai darbs nav pārāk labs.
Šajā posmā cilvēki, kuri ir visvairāk apdraudēti, ir atkarīgi no aplūkojamā produkta.
Cilvēkiem, kuri iegādājas elektroniku, piemēram, viedtālruņus vai klēpjdatorus, pirmo reizi izlaižot tos, visticamāk, būs problēmas ar tiem "zīdaiņu mirstības" fāzē.
Savukārt uzņēmumiem, kas iegādājas rūpnīcās vai spēkstacijās izmantotās rūpnieciskās iekārtas, kad tās pirmo reizi tiek izlaistas, visticamāk, ar to rodas problēmas "zīdaiņu mirstības" fāzē.
Varbūtību sadalījums
Vannas līkni bieži attēlo Veibula sadalījums, kas ir varbūtības sadalījuma veids.
Tam ir formas parametrs (saukts par beta) un mēroga parametrs (eta).
Vannas līkne ir atteices koeficienta diagramma laika gaitā, un Veibula sadalījumu var izmantot, lai aprakstītu kļūdu sadalījumu visās trīs līknes fāzēs.
Veibula modelis
Mūsdienu pusvadītāju mikroshēmas parasti seko Weibull modelim ar beta vērtību diapazonā no 0,2 līdz 0,6, lai noteiktu, cik bieži mazuļi mirst pirms savas pirmās dzimšanas dienas.
Atteices rādītāja pretstats ir vidējais laiks starp kļūmēm (MTBF), ko var izmantot, lai noskaidrotu, ko produktu saime varētu darīt.
Stratēģijas un pielietojumi
Agrīnās fāzes neveiksmju samazināšanas stratēģijas
Vannas līkne parāda, cik liela ir iespējamība, ka līdzeklis laika gaitā sabojāsies.
Tam ir trīs atšķirīgas fāzes: kļūmes agrīnā fāzē, nejaušas kļūmes un kļūmes, ko izraisa nolietojums.
Agrīnās fāzes kļūmes var izraisīt kļūdas projektēšanā, materiālos, produkta izgatavošanas veidā vai tā palaišanas veidā.
Var izmantot vairākas stratēģijas, lai samazinātu iespējamību, ka pirmais posms neizdosies.
Ļoti paātrināta mūža pārbaude (HALT) ir veids, kā atrast izstrādājumos dizaina trūkumus, pirms tie rada problēmas šajā jomā.
Tas tiek darīts, pakļaujot produktus ekstremālos apstākļos.
Ļoti paātrināta stresa skrīnings (HASS) ir skrīninga metode, kas pakļauj produktiem augstu spriedzi, lai atrastu vājās daļas, pirms tās uz lauka neizdodas.
Design for Reliability jeb DFR ir metode, kas nodrošina, ka produkti jau no paša sākuma tiek veidoti, ņemot vērā uzticamību.
Design for Six Sigma jeb DFSS ir metode, kas izmanto statistikas rīkus, lai uzlabotu produkta dizaina uzticamību un kvalitāti.
Iedegšana ir vēl viena stratēģija, kas paredz ilgstoši pakļaut izstrādājumiem lielu stresu, lai atrastu vājās vietas, pirms tās salūzt laukā.
Vannas līknes izmantošana apkopes plānošanai
Vannas līkni var izmantot arī, lai pieņemtu pārdomātus lēmumus par aprīkojuma apkopi un nomaiņu.
Ja zināt trīs vannas līknes posmus, varat mainīt apkopes plānu, vannai novecojot.
Zīdaiņu mirstības periodā ir svarīgi veikt profilaktisko apkopi, lai atrastu un labotu ražošanas vai uzstādīšanas kļūdas, kas varētu izraisīt agrīnu atteici.
Iekārtas normālas darbības laikā ir svarīgi veikt regulāru apkopi, lai tā būtu labā formā.
Laikā, kad iekārta ir nolietojusies, to nomainīt var būt lētāk nekā turpināt labot.
Aplūkojot, kā aprīkojums ir sabojājies pagātnē, varat noskaidrot, kur katra aprīkojuma daļa atrodas uz "vannas līknes", un mainīt apkopes plānu, lai tas atbilstu.
Piemēram, ja pamanāt, ka noteikta veida aprīkojums mēdz sabojāt, kad tas noveco, iespējams, vēlēsities to nomainīt, pirms tas sabojājas, vai šajā laikā to pārbaudīt biežāk.
Izmantojot vannas līkni kā ceļvedi tehniskās apkopes plānošanai, varat pagarināt līdzekļa lietderīgās lietošanas laiku, vienlaikus samazinot laiku, kad tas netiek izmantots, un summu, ko maksā tā labošana.
Vannas līknes pielietojumi
Vannas līkni bieži izmanto rūpnīcās, lai atvieglotu apkopi vai lai nodrošinātu ātru un uzticamu ražošanu.
To var arī izmantot, lai palīdzētu saprast, kāpēc noteiktiem aktīviem rodas kļūmes un kā tās paredzēt un novērst.
Vannas līkni var izmantot daudzās dažādās jomās, tostarp aviācijā, automašīnās, elektronikā, medicīnas iekārtās, eļļā un gāzē, elektroenerģijas ražošanā, transportā un citās jomās.
Piemēram, aviācijā to var izmantot, lai prognozētu, kad lidmašīnas daļas sabojāsies, lai tās varētu nomainīt, pirms tās izraisa negadījumu.
Medicīnas aprīkojumā to var izmantot, lai paredzētu, kad kaut kas sabojāsies, lai to varētu nomainīt, pirms tas sāp pacientam.
To var izmantot, lai prognozētu, kad spēkstacijās sabruks turbīnas, lai tās varētu salabot, pirms tās izraisa strāvas padeves pārtraukumus.
Rezumējot, vannas līkne ir grafiks, kas parāda, cik bieži līdzeklis laika gaitā sabojājas.
To izmanto uzticamības inženierijā un modelēšanā, kā laika gaitā viss sabojājas.
Vannas līknei ir trīs daļas: zīdaiņu mirstība, lietderīgās lietošanas laiks un nolietojums.
Agrīnās fāzes kļūmju iespējamība ir mazāka, ja izmantojat tādas stratēģijas kā HALT, HASS, DFR, DFSS un iedegšana.
Izmantojot vannas līkni kā ceļvedi apkopes plānošanai, objekta lietderīgās lietošanas laiku var pagarināt, vienlaikus samazinot dīkstāves un remonta izmaksas līdz minimumam.
Vannas līkni bieži izmanto daudzās jomās, lai atvieglotu apkopi vai ātri un uzticami sāktu ražošanu.
Modelēšana un analīze
Programmatūras sistēmu bojājuma ātrums laika gaitā ir tāds pats kā fiziskajiem aktīviem.
Tas ļauj programmatūras sistēmu īpašniekiem izprast to darbības dzīves ciklu un plānot, kad tās būs jāaizstāj.
Šajā tekstā tiks runāts par to, kā vannas līkni var izmantot programmatūras inženierijā, lai modelētu un analizētu lietas.
Programmatūras uzticamības modeļi
Programmatūras uzticamības modeļus var izmantot uzticamības inženieri, lai modelētu un pētītu "vannas līkni".
Šos modeļus var izmantot, lai prognozētu, cik bieži programmatūras sistēmas neizdosies, un lai uzlabotu programmatūras izgatavošanas veidu.
Daži programmatūras uzticamības modeļi, ko var izmantot, lai modelētu vannas līkni, ir Jelinski-Moranda (JM) modelis, Musa-Okumoto (MO) modelis un Goel-Okumoto (GO) modelis.
Lielāko daļu laika šajos modeļos tiek ņemts vērā, cik bieži sistēma laika gaitā neizdodas, kā arī citus faktorus, piemēram, programmatūras sarežģītību, koda kvalitāti un testēšanas pārklājumu.
Aplūkojot kļūmju datus un izmantojot pareizo programmatūras uzticamības modeli, programmatūras inženieri var noskaidrot, cik liela ir iespējamība, ka kaut kas sabojāsies, un plānot apkopi, testēšanu un nomaiņu.
Statistiskā procesa kontrole
Programmatūras inženieri var arī sekot līdzi programmatūras sistēmu darbībai laika gaitā, izmantojot statistiskās procesa kontroles (SPC) metodes.
SPC metodes var izmantot, lai atrastu izmaiņas programmatūras darbībā, noskaidrotu kļūmju cēloni un novērstu problēmas, pirms tās rodas.
Īsāk sakot, programmatūras inženieri var modelēt un analizēt vannas līkni, izmantojot programmatūras uzticamības modeļus un statistiskās procesa kontroles metodes.
Šie rīki var palīdzēt prognozēt kļūmju līmeni, uzlabot programmatūras izgatavošanas veidu un pagarināt programmatūras sistēmu darbības laiku.
Izmantojot šīs metodes, programmatūras inženieri var samazināt programmatūras kļūmju risku un saglabāt sistēmas uzticamību.
Vannas līknes skaidrojums (uzticamības līkne)
Padoms. Ja nepieciešams, ieslēdziet parakstu pogu. Iestatījumu pogā izvēlieties “automātiskā tulkošana”, ja neesat pazīstams ar runāto valodu. Iespējams, vispirms būs jānoklikšķina uz videoklipa valodas, pirms jūsu iecienītākā valoda kļūst pieejama tulkošanai.
Secinājums
Kad mēs nonākam pie mūsu diskusijas par vannas līkni beigām, ir skaidrs, ka šī ideja ir svarīgs instruments ikvienam inženierim vai inženierzinātņu studentam, kurš vēlas projektēt, būvēt un uzturēt aprīkojumu, kas darbojas pēc iespējas labāk.
Zinot trīs vannas līknes fāzes un kopējos faktorus, kas ietekmē katru fāzi, varat pieņemt pārdomātus lēmumus par apkopi, nomaiņu un vispārējo riska pārvaldību.
Bet, pirms atstājat šo rakstu, es vēlos jūs aicināt padomāt par vannas līkni citos veidos, nevis to, kā to var izmantot reālajā dzīvē.
Ko šī līkne var mums pastāstīt par to, kā lietas darbojas un kāpēc tās neizdodas? Ko mēs varam uzzināt par to, ka pagrimums un lejupslīde vienmēr notiks?
Tie ir dziļi un svarīgi jautājumi, kas pārsniedz to, kā vannas līkni var izmantot inženierzinātnēs.
Bet, domājot par tiem, mēs varam iegūt labāku izpratni par to, cik svarīga ir uzticamības inženierija mūsdienu pasaulē.
Tāpēc, virzoties uz priekšu savā inženiera karjerā, atcerieties vannas līkni ne tikai kā uzticamības instrumentu, bet arī kā simbolu tam, kā cilvēki cīnās pret pagrimuma un pagrimuma spēkiem.
Un es ceru, ka, zinot to, jūs iedvesmosit izveidot aprīkojumu, kas ilgs, pat ja laiks to nolietos.
Saites un atsauces
Uzticamības dizaina rokasgrāmata
Dinamiskais atteices līmeņa prognozēšanas modelis apkopes daļām, pamatojoties uz vannas līkni (BTC)
Kopīgot…
