Ako inžinier viete, že všetko má obmedzený čas na prácu.
Postupom času bude menej spoľahlivý, až sa nakoniec rozbije.
Vedeli ste však, že existuje krivka, ktorá vám môže povedať, kedy k tomuto neúspechu s najväčšou pravdepodobnosťou dôjde? Nazýva sa to „krivka vane“ a je to jedna z najdôležitejších myšlienok v inžinierstve spoľahlivosti.
Pochopením tejto krivky môžete nájsť rôzne fázy života zariadenia, zistiť, kedy je najpravdepodobnejšie, že sa pokazí, a podniknúť správne kroky, aby ste zabránili jeho rozbitiu.
V tomto článku sa budem podrobne venovať krivke vane.
Pozriem sa na jej tri fázy, spoločné faktory, ktoré prispievajú ku každej fáze, a spôsoby, ako znížiť pravdepodobnosť zlyhania.
Či už ste študent inžinierstva alebo profesionálny inžinier, musíte porozumieť krivke vane, aby ste sa uistili, že zariadenie, ktoré navrhujete, staviate alebo udržiavate, bude spoľahlivo fungovať počas celej životnosti.
Poďme sa teda ponoriť a dozvedieť sa viac o tejto dôležitej myšlienke.
Úvod do krivky vane
Formálna definícia:
Krivka poruchovosti zariadenia s počiatočnou prudko klesajúcou poruchovosťou, po ktorej nasleduje predĺžená konštantná priemerná poruchovosť, po ktorej sa poruchovosť opäť prudko zvýši.
Pochopenie krivky vane
Krivka vane je graf, ktorý ukazuje, ako často sa produkt alebo skupina produktov rozpadá v priebehu času.
Často sa používa v inžinierstve spoľahlivosti a modelovaní znehodnocovania aktív na predpovedanie a plánovanie porúch aktív.
Krivka má tri samostatné časti: obdobie dojčenskej úmrtnosti, obdobie normálneho života a obdobie opotrebovania.
Obdobie úmrtnosti dojčiat
Prvá časť krivky vane je obdobím vysokej poruchovosti, kedy bábätká umierajú.
Počas tohto obdobia je pravdepodobnejšie, že nové aktíva zlyhajú kvôli problémom s dizajnom, materiálmi, spôsobom, akým boli vyrobené, alebo spôsobom, akým boli spustené.
V dôsledku týchto nedostatkov aktíva zlyhávajú na začiatku svojho životného cyklu, čo zvyšuje mieru zlyhania počas prvých fáz prevádzky.
Normálne obdobie života
Po období dojčenskej úmrtnosti vstupuje aktívum do normálneho životného obdobia, kde je miera zlyhania nízka a pomerne konštantná.
Počas tejto doby bola väčšina problémov vyriešená a aktívum funguje tak, ako má.
Aktívum je v skvelom stave a preventívna údržba mu môže pomôcť udržať jeho dobrý chod.
Obdobie opotrebovania
Poslednou časťou krivky vane je fáza opotrebovania, ktorá má vyššiu poruchovosť.
Počas tohto obdobia je pravdepodobnejšie, že sa aktívum pokazí v dôsledku vecí, ako je vek, opotrebovanie, korózia alebo únava.
Majetok dosiahol koniec svojej životnosti a možno ho bude potrebné vymeniť alebo vyradiť z prevádzky, aby sa predišlo katastrofe.
Stratégie na predĺženie životnosti majetku
Tímy pracujúce na predĺžení životnosti aktíva môžu použiť to, čo vedia o krivke vane, na stanovenie očakávaní, ako aktívum zvyčajne funguje počas svojho životného cyklu.
Každý bod na krivke naznačuje iný spôsob, ako sa vyhnúť zlyhaniu.
Počas obdobia úmrtnosti dojčiat by sa tímy mali zamerať na hľadanie a nápravu konštrukčných chýb, materiálových chýb, výrobných chýb alebo nesprávnych spôsobov spustenia.
Môže byť potrebné vykonávať údržbu alebo kontroly častejšie, aby ste našli a opravili problémy skôr, ako spôsobia poruchy.
Počas normálnej životnosti by sa tímy mali zamerať na preventívnu údržbu, aby aktíva fungovali čo najlepšie.
Rutinné kontroly a údržba môžu pomôcť nájsť potenciálne problémy a opraviť ich skôr, ako sa stanú veľkými problémami.
Obdobie opotrebovania: Počas tohto obdobia by sa tímy mali zamerať na prediktívnu údržbu, aby našli problémy skôr, ako sa vyskytnú, a opravili ich.
Aby sa predišlo katastrofálnym poruchám, môže byť potrebné vymeniť alebo predať niektoré aktíva.
Pokročilá analýza krivky vane
Odborníci na spoľahlivosť často používajú Weibullov graf, aby sa pozreli na funkciu kumulatívneho rozloženia krivky vane.
Výskumníci z University of Glasgow, University of Cambridge a Rolls-Royce ukázali, že štádium opotrebovania krivky vane možno posunúť na vyššiu úroveň a premeniť na myšlienku „povrchu vane“.
Táto pokročilá analýza pomáha modelovať, ako okrem iného teplota, tlak a stres ovplyvňujú opotrebovanie aktíva.
Poskytuje užitočné informácie o tom, ako sa veci opotrebúvajú, a pomáha zlepšovať výkon a spoľahlivosť aktív.
Ste pripravení použiť Bathtub Curve na zlepšenie spoľahlivosti vášho zariadenia?
Stále ťažké pochopiť? Dovolím si trochu zmeniť uhol pohľadu:
Už vás nebaví, že sa vám veci pokazia, keď ich najviac potrebujete? Máte radi vzrušenie z toho, že si stále musíte kupovať nové nástroje a pomôcky, ktoré sa pokazia?
Netrápte sa krivkou vane!
Kto potrebuje spoľahlivú krivku poruchovosti, keď ju môžete len otočiť a dúfať v to najlepšie? Nič predsa nerozprúdi adrenalín tak, ako sa na poslednú chvíľu pokazí výstroj.
Ale ak ste praktický inžinier, ktorý sa stará o bezpečnosť a spoľahlivosť, pokračujte v čítaní.
Chystáme sa vstúpiť do fascinujúceho sveta krivky vane.
Dobre, to bol len vtip, ktorý vyzeral ako televízna reklama.
Teraz sa vráťme k vysvetleniu.
Faktory prispievajúce ku každej fáze
Každá fáza krivky vane je spôsobená množstvom vecí.
V období dojčenskej úmrtnosti sú poruchy spôsobené problémami s tým, ako bol výrobok vyrobený a ako bol použitý.
Na druhej strane, počas normálneho obdobia životnosti môžu faktory ako údržba a životné prostredie ovplyvniť, ako dlho majetok vydrží, kým sa rozbije.
A nakoniec, poruchovosť sa môže v období opotrebovania zvýšiť v dôsledku vecí, ako sú staré diely a nedostatočná údržba.
Pochopenie týchto faktorov môže pomôcť tímom pracujúcim na predĺžení životnosti majetku implementáciou špecifických stratégií pre každú fázu pozdĺž krivky vane.
Rozdelenie rizika a pravdepodobnosti
Fáza úmrtnosti dojčiat
V počiatočnej časti krivky vane, ktorá sa tiež nazýva „fáza dojčenskej úmrtnosti“, produkty s najväčšou pravdepodobnosťou zlyhajú.
Poruchy počas tejto doby sú zvyčajne spôsobené problémami s dizajnom, materiálmi, spôsobom, akým boli vyrobené, alebo spôsobom, akým boli spustené.
Napríklad novo kúpený dom môže mať v prvých rokoch veľa problémov, ako sú praskliny v stenách a dverách, pretože materiály alebo práca nie sú veľmi dobré.
Počas tejto fázy ľudia, ktorí sú najviac ohrození, závisia od skúmaného produktu.
Ľudia, ktorí si kupujú elektroniku, ako sú smartfóny alebo notebooky pri ich prvom uvedení na trh, s najväčšou pravdepodobnosťou budú mať s ňou problémy počas fázy „dojčenskej úmrtnosti“.
Na druhej strane spoločnosti, ktoré nakupujú priemyselné zariadenia používané v továrňach alebo elektrárňach pri ich prvom uvedení na trh, s najväčšou pravdepodobnosťou budú mať s nimi problémy vo fáze „dojčenskej úmrtnosti“.
Rozdelenia pravdepodobnosti
Vaňová krivka je často reprezentovaná Weibullovým rozdelením, čo je typ rozdelenia pravdepodobnosti.
Má tvarový parameter (nazývaný beta) a mierkový parameter (eta).
Krivka vane je grafom poruchovosti v čase a Weibullova distribúcia môže byť použitá na opis rozloženia porúch vo všetkých troch fázach krivky.
Weibullov model
Moderné polovodičové čipy sa zvyčajne riadia Weibullovým modelom s beta v rozsahu 0,2 až 0,6, ako často deti zomierajú pred svojimi prvými narodeninami.
Opakom chybovosti je stredný čas medzi poruchami (MTBF), ktorý možno použiť na zistenie toho, čo skupina produktov pravdepodobne urobí.
Stratégie a aplikácie
Stratégie na zníženie zlyhaní v počiatočných fázach
Krivka vane ukazuje, aká je pravdepodobnosť, že sa aktívum časom pokazí.
Má tri odlišné fázy: poruchy v počiatočnej fáze, náhodné poruchy a poruchy spôsobené opotrebovaním.
Poruchy ranej fázy môžu byť spôsobené chybami v dizajne, v materiáloch, v spôsobe výroby produktu alebo v tom, ako sa spúšťa.
Na zníženie pravdepodobnosti zlyhania prvej fázy je možné použiť niekoľko stratégií.
Highly Accelerated Life Testing (HALT) je spôsob, ako nájsť konštrukčné chyby vo výrobkoch skôr, ako spôsobia problémy v teréne.
To sa dosiahne vystavením produktov extrémnym podmienkam.
Highly Accelerated Stress Screening (HASS) je skríningová metóda, ktorá podrobuje produkty vysokej úrovni stresu, aby našli slabé časti skôr, ako zlyhajú v teréne.
Design for Reliability (Dizajn pre spoľahlivosť) alebo DFR je metóda, ako zabezpečiť, aby boli produkty vyrobené s ohľadom na spoľahlivosť od začiatku.
Design for Six Sigma alebo DFSS je metóda, ktorá využíva štatistické nástroje na zlepšenie spoľahlivosti a kvality dizajnu produktu.
Vyhorenie je ďalšou stratégiou, ktorá zahŕňa dlhodobé vystavenie produktov veľkému stresu, aby sa našli nejaké slabé časti skôr, ako sa zlomia na poli.
Použitie krivky vane na plánovanie údržby
Krivku vane možno použiť aj na informované rozhodnutia o údržbe a výmene zariadenia.
Ak poznáte tri stupne krivky vane, môžete počas starnutia vane zmeniť plán údržby.
Počas obdobia dojčenskej úmrtnosti je dôležité vykonávať preventívnu údržbu, aby sa našli a opravili všetky výrobné chyby alebo chyby pri inštalácii, ktoré by mohli viesť k skorému zlyhaniu.
Počas normálnej životnosti zariadenia je dôležité vykonávať pravidelnú údržbu, aby ste ho udržali v dobrom stave.
V čase, keď je zariadenie opotrebované, môže byť lacnejšie ho vymeniť, ako ho neustále opravovať.
Keď sa pozriete na to, ako sa zariadenie v minulosti pokazilo, môžete zistiť, kde každý kus zariadenia spadá na „krivku vane“ a zmeniť plán údržby tak, aby vyhovoval.
Ak si napríklad všimnete, že určitý typ zariadenia má tendenciu sa pokaziť, keď starne, možno ho budete chcieť vymeniť skôr, ako sa pokazí, alebo ho počas tejto doby častejšie kontrolovať.
Použitím krivky vane ako vodidla pri plánovaní údržby môžete predĺžiť životnosť majetku a zároveň skrátiť čas, keď sa nepoužíva, a náklady na opravu.
Aplikácie krivky vane
Krivka vane sa často používa v továrňach na uľahčenie údržby alebo na rýchle a spoľahlivé rozbehnutie výroby.
Môže sa tiež použiť na pochopenie toho, prečo sa na určitých aktívach vyskytujú zlyhania a ako ich predvídať a predchádzať im.
Krivka vane môže byť použitá v mnohých rôznych oblastiach, vrátane letectva, automobilov, elektroniky, lekárskeho vybavenia, ropy a plynu, výroby energie, dopravy a ďalších.
Napríklad v letectve sa dá použiť na predpovedanie, kedy časti lietadla zlyhajú, aby sa dali vymeniť skôr, ako spôsobia nehodu.
V zdravotníckych zariadeniach sa dá použiť na predpovedanie, kedy sa niečo pokazí, aby sa to dalo vymeniť skôr, ako to ublíži pacientovi.
Môže sa použiť na predpovedanie, kedy sa turbíny v elektrárňach pokazia, aby sa dali opraviť skôr, ako spôsobia výpadky prúdu.
Aby som to zhrnul, krivka vane je graf, ktorý ukazuje, ako často aktívum v priebehu času zlyhá.
Používa sa v inžinierstve spoľahlivosti a modelovaní toho, ako sa veci časom rozkladajú.
Krivka vane má tri časti: detskú úmrtnosť, životnosť a opotrebovanie.
Zlyhanie v ranej fáze môže byť menej pravdepodobné, ak použijete stratégie ako HALT, HASS, DFR, DFSS a burn-in.
Použitím krivky vane ako vodidla pri plánovaní údržby je možné predĺžiť životnosť zariadenia, pričom prestoje a náklady na opravy sú obmedzené na minimum.
Vaňová krivka sa často používa v mnohých oblastiach na uľahčenie údržby alebo rýchle a spoľahlivé spustenie výroby.
Modelovanie a analýza
Rýchlosť, s akou sa softvérové systémy v priebehu času rozpadávajú, má rovnaký vzorec ako pri fyzických aktívach.
To umožňuje vlastníkom softvérových systémov pochopiť ich prevádzkový životný cyklus a naplánovať si, kedy bude potrebné ich vymeniť.
Tento text bude hovoriť o tom, ako sa dá krivka vane použiť v softvérovom inžinierstve na modelovanie a analýzu vecí.
Modely spoľahlivosti softvéru
Softvérové modely spoľahlivosti môžu inžinieri spoľahlivosti použiť na modelovanie a štúdium „krivky vane.
Tieto modely možno použiť na predpovedanie toho, ako často softvérové systémy zlyhajú, a na zlepšenie spôsobu, akým sa softvér vyrába.
Niektoré modely spoľahlivosti softvéru, ktoré možno použiť na modelovanie krivky vane, sú model Jelinski-Moranda (JM), model Musa-Okumoto (MO) a model Goel-Okumoto (GO).
Tieto modely väčšinou sledujú, ako často systém zlyhá v priebehu času, ako aj ďalšie faktory, ako je zložitosť softvéru, kvalita kódu a pokrytie testovania.
Pri pohľade na údaje o poruchách a použití správneho modelu spoľahlivosti softvéru môžu softvéroví inžinieri zistiť, aká je pravdepodobnosť, že sa niečo pokazí, a vytvoriť plány na údržbu, testovanie a výmenu.
Štatistická kontrola procesov
Softvéroví inžinieri môžu tiež sledovať, ako dobre softvérové systémy fungujú v priebehu času, pomocou techník štatistického riadenia procesov (SPC).
Techniky SPC možno použiť na nájdenie zmien v tom, ako softvér funguje, na zistenie, čo spôsobuje zlyhania, a na odstránenie problémov skôr, ako k nim dôjde.
Stručne povedané, softvéroví inžinieri môžu modelovať a analyzovať krivku vane pomocou modelov spoľahlivosti softvéru a techník štatistického riadenia procesov.
Tieto nástroje môžu pomôcť predpovedať mieru zlyhania, zlepšiť spôsob výroby softvéru a predĺžiť životnosť softvérových systémov.
Použitím týchto metód môžu softvéroví inžinieri znížiť riziká zlyhania softvéru a zachovať spoľahlivosť systému.
Vysvetlenie krivky vane (krivka spoľahlivosti)
Tip: Ak potrebujete, zapnite tlačidlo titulkov. Ak nie ste oboznámení s hovoreným jazykom, vyberte v tlačidle nastavení „automatický preklad“. Možno budete musieť najskôr kliknúť na jazyk videa, až potom bude váš obľúbený jazyk dostupný na preklad.
Záver
Keď sa dostávame na koniec našej diskusie o krivke vane, je jasné, že táto myšlienka je dôležitým nástrojom pre každého inžiniera alebo študenta inžinierstva, ktorý chce navrhnúť, postaviť a udržiavať zariadenie, ktoré funguje čo najlepšie.
Poznaním troch fáz krivky vane a spoločných faktorov, ktoré ovplyvňujú každú fázu, môžete robiť inteligentné rozhodnutia o údržbe, výmene a celkovom riadení rizík.
Ale skôr, ako opustíte tento článok, chcem vás vyzvať, aby ste sa zamysleli nad krivkou vane inak, než ako sa dá použiť v reálnom živote.
Čo nám môže táto krivka povedať o tom, ako veci fungujú a prečo zlyhávajú? Čo sa môžeme naučiť o skutočnosti, že úpadok a úpadok budú vždy nastať?
Toto sú hlboké a dôležité otázky, ktoré presahujú možnosti využitia krivky vane v strojárstve.
Ale keď sa nad nimi zamyslíme, môžeme lepšie pochopiť, aké dôležité je inžinierstvo spoľahlivosti v dnešnom svete.
Takže, keď budete napredovať vo svojej inžinierskej kariére, pamätajte na krivku vane, nielen ako nástroj spoľahlivosti, ale aj ako symbol toho, ako ľudia bojujú proti silám rozkladu a úpadku.
A dúfam, že vás to bude inšpirovať k výrobe vybavenia, ktoré vydrží, aj keď ho čas opotrebuje.
Odkazy a referencie
Príručka dizajnu spoľahlivosti
Model dynamickej poruchovosti pre servisné diely na základe krivky vane (BTC)
Zdieľať na…
