Als Ingenieur wissen Sie, dass alles nur eine begrenzte Zeit zum Arbeiten hat.
Mit der Zeit wird es weniger zuverlässig, bis es schließlich kaputt geht.
Aber wussten Sie, dass es eine Kurve gibt, die Ihnen sagen kann, wann dieser Fehler am wahrscheinlichsten auftritt? Sie wird „Badewannenkurve“ genannt und ist eine der wichtigsten Ideen in der Zuverlässigkeitstechnik.
Wenn Sie diese Kurve verstehen, können Sie die verschiedenen Phasen der Lebensdauer eines Geräts erkennen, herausfinden, wann es am wahrscheinlichsten kaputt geht, und die richtigen Schritte unternehmen, um es vor dem Zerbrechen zu bewahren.
In diesem Artikel werde ich ausführlich auf die Badewannenkurve eingehen.
Ich werde die drei Phasen betrachten, die gemeinsamen Faktoren, die zu jeder Phase beitragen, und Möglichkeiten, das Scheitern weniger wahrscheinlich zu machen.
Ob Sie ein Ingenieurstudent oder ein professioneller Ingenieur sind, Sie müssen die Badewannenkurve verstehen, um sicherzustellen, dass die Ausrüstung, die Sie entwerfen, bauen oder warten, während ihrer gesamten Lebensdauer zuverlässig funktioniert.
Lassen Sie uns also eintauchen und mehr über diese wichtige Idee erfahren.
Einführung in die Badewannenkurve
Formale Definition:
Eine Geräteausfallratenkurve mit einer anfänglich stark fallenden Ausfallrate, gefolgt von einer länger konstanten mittleren Ausfallrate, wonach die Ausfallrate wieder stark ansteigt.
Die Badewannenkurve verstehen
Die Badewannenkurve ist ein Diagramm, das zeigt, wie oft ein Produkt oder eine Produktgruppe im Laufe der Zeit ausfällt.
Es wird häufig in der Zuverlässigkeitstechnik und der Modellierung von Asset-Verschlechterungen verwendet, um Asset-Ausfälle vorherzusagen und zu planen.
Die Kurve besteht aus drei getrennten Teilen: dem Zeitraum der Säuglingssterblichkeit, dem Zeitraum des normalen Lebens und dem Zeitraum des Verschleißes.
Zeitraum der Säuglingssterblichkeit
Der erste Teil der Badewannenkurve ist die Zeit hoher Ausfallraten, in der Babys sterben.
Während dieser Zeit ist es wahrscheinlicher, dass neue Anlagen aufgrund von Problemen mit dem Design, den Materialien, der Art und Weise, wie sie hergestellt wurden, oder der Art und Weise, wie sie in Betrieb genommen wurden, scheitern.
Aufgrund dieser Mängel fallen Anlagen früh in ihrem Lebenszyklus aus, wodurch die Ausfallrate in den ersten Betriebsphasen steigt.
Normale Lebensdauer
Nach der Säuglingssterblichkeit tritt ein Vermögenswert in die normale Lebensphase ein, in der die Ausfallrate niedrig und ziemlich konstant ist.
Während dieser Zeit wurden die meisten Probleme behoben und das Asset funktioniert wie es sollte.
Die Anlage ist in hervorragendem Zustand, und vorbeugende Wartung kann dazu beitragen, dass sie gut läuft.
Verschleißzeit
Der letzte Teil der Badewannenkurve ist die Verschleißphase, die eine höhere Ausfallrate aufweist.
Während dieser Zeit ist es wahrscheinlicher, dass der Vermögenswert aufgrund von Faktoren wie Alter, Verschleiß, Korrosion oder Ermüdung ausfällt.
Der Vermögenswert hat das Ende seiner Nutzungsdauer erreicht und muss möglicherweise ersetzt oder außer Betrieb genommen werden, um eine Katastrophe zu vermeiden.
Strategien zur Verlängerung der Nutzungsdauer eines Vermögenswerts
Teams, die daran arbeiten, die Nutzungsdauer eines Vermögenswerts zu verlängern, können ihr Wissen über die Badewannenkurve nutzen, um Erwartungen darüber festzulegen, wie der Vermögenswert normalerweise während seines Lebenszyklus funktioniert.
Jeder Punkt auf der Kurve schlägt einen anderen Weg vor, um Fehler zu vermeiden.
Während der Säuglingssterblichkeitsphase sollten sich die Teams darauf konzentrieren, Konstruktionsfehler, Materialfehler, Produktionsfehler oder falsche Startmethoden zu finden und zu beheben.
Möglicherweise müssen Wartungsarbeiten oder Inspektionen häufiger durchgeführt werden, um Probleme zu finden und zu beheben, bevor sie zu Ausfällen führen.
Während der normalen Lebensdauer sollten sich Teams auf die vorbeugende Wartung konzentrieren, damit die Anlagen optimal laufen.
Routineinspektionen und -wartungen können dabei helfen, potenzielle Probleme zu erkennen und zu beheben, bevor sie zu großen Problemen werden.
Verschleißzeit: Während dieser Zeit sollten sich Teams auf vorausschauende Wartung konzentrieren, um Probleme zu finden, bevor sie auftreten, und sie zu beheben.
Um katastrophale Ausfälle zu vermeiden, kann es erforderlich sein, einige Vermögenswerte zu ersetzen oder zu verkaufen.
Erweiterte Analyse der Badewannenkurve
Zuverlässigkeitsexperten verwenden häufig ein Weibull-Diagramm, um die kumulative Verteilungsfunktion einer Badewannenkurve zu betrachten.
Forscher der University of Glasgow, der University of Cambridge und von Rolls-Royce haben gezeigt, dass die Abnutzungsphase der Badewannenkurve auf eine höhere Ebene gebracht und in die Idee der „Badewannenoberfläche“ umgewandelt werden kann
Diese fortschrittliche Analyse hilft bei der Modellierung, wie sich unter anderem Temperatur, Druck und Belastung auf den Verschleiß eines Vermögenswerts auswirken.
Es liefert nützliche Informationen darüber, wie sich Dinge abnutzen, und hilft, die Leistung und Zuverlässigkeit von Anlagen zu verbessern.
Sind Sie bereit, die Bathtub Curve zu verwenden, um die Zuverlässigkeit Ihrer Ausrüstung zu verbessern?
Immer noch schwer zu verstehen? Lassen Sie mich die Sichtweise etwas ändern:
Hast du es satt, dass deine Sachen kaputt gehen, wenn du sie am meisten brauchst? Magst du den Nervenkitzel, immer neue Werkzeuge und Gadgets kaufen zu müssen, die kaputt gehen?
Kümmern Sie sich nicht um die Badewannenkurve!
Wer braucht schon eine verlässliche Ausfallratenkurve, wenn man sie einfach beflügeln und auf das Beste hoffen kann? Schließlich bringt nichts das Adrenalin so in Wallung wie ein Gerät, das in letzter Minute kaputt geht.
Aber wenn Sie ein praktischer Ingenieur sind, der sich um Sicherheit und Zuverlässigkeit kümmert, lesen Sie weiter.
Gleich tauchen wir ein in die faszinierende Welt der Badewannenkurve.
Okay, das war nur ein Witz, der wie eine Fernsehwerbung aussehen sollte.
Kommen wir nun zurück zur Erklärung.
Faktoren, die zu jeder Phase beitragen
Jede Phase der Badewannenkurve wird durch eine Reihe von Dingen verursacht.
In der Zeit der Kindersterblichkeit werden Ausfälle durch Probleme bei der Herstellung und Verwendung des Produkts verursacht.
Während der normalen Lebensdauer hingegen können Faktoren wie Wartung und Umwelt beeinflussen, wie lange ein Vermögenswert hält, bevor er kaputt geht.
Schließlich können die Ausfallraten in der Verschleißphase aufgrund von Dingen wie alten Teilen und mangelnder Wartung steigen.
Das Verständnis dieser Faktoren kann Teams dabei helfen, die Nutzungsdauer eines Vermögenswerts zu verlängern, indem sie spezifische Strategien für jede Phase entlang der Badewannenkurve implementieren.
Risiko- und Wahrscheinlichkeitsverteilung
Phase der Säuglingssterblichkeit
Im frühen Teil der Badewannenkurve, der auch als „Kindersterblichkeitsphase“ bezeichnet wird, versagen Produkte am ehesten.
Ausfälle in dieser Zeit werden meist durch Probleme mit der Konstruktion, den Materialien, der Art der Herstellung oder der Art der Inbetriebnahme verursacht.
Zum Beispiel kann ein neu gekauftes Haus in den ersten Jahren viele Probleme haben, wie Risse in den Wänden und Türen, weil die Materialien oder die Verarbeitung nicht sehr gut sind.
In dieser Phase sind die am stärksten gefährdeten Personen auf das betrachtete Produkt angewiesen.
Menschen, die Elektronik wie Smartphones oder Laptops kaufen, wenn diese zum ersten Mal auf den Markt kommen, haben in der Phase der „Kindersterblichkeit“ am ehesten Probleme damit.
Auf der anderen Seite haben Unternehmen, die Industrieausrüstung kaufen, die in Fabriken oder Kraftwerken verwendet wird, wenn sie zum ersten Mal freigegeben werden, in der Phase der „Kindersterblichkeit“ höchstwahrscheinlich Probleme damit.
Wahrscheinlichkeitsverteilung
Die Badewannenkurve wird oft durch die Weibull-Verteilung dargestellt, die eine Art Wahrscheinlichkeitsverteilung ist.
Es hat einen Formparameter (Beta genannt) und einen Skalierungsparameter (Eta).
Die Badewannenkurve ist ein Diagramm der Ausfallrate über die Zeit, und die Weibull-Verteilung kann verwendet werden, um die Verteilung der Ausfälle in allen drei Phasen der Kurve zu beschreiben.
Weibull-Modell
Moderne Halbleiterchips folgen normalerweise einem Weibull-Modell mit einem Beta im Bereich von 0,2 bis 0,6 dafür, wie oft Babys vor ihrem ersten Geburtstag sterben.
Das Gegenteil der Ausfallrate ist die mittlere Zeit zwischen Ausfällen (MTBF), die verwendet werden kann, um herauszufinden, was eine Produktfamilie wahrscheinlich tun wird.
Strategien und Anwendungen
Strategien zur Reduzierung von Ausfällen in der frühen Phase
Die Badewannenkurve zeigt, wie wahrscheinlich es ist, dass ein Vermögenswert im Laufe der Zeit zusammenbricht.
Es hat drei verschiedene Phasen: Ausfälle in der frühen Phase, zufällige Ausfälle und Ausfälle, die durch Verschleiß verursacht werden.
Fehler in der frühen Phase können durch Fehler im Design, in den Materialien, in der Art und Weise, wie das Produkt hergestellt wird, oder in der Art und Weise, wie es in Betrieb genommen wird, verursacht werden.
Um ein Scheitern der ersten Phase weniger wahrscheinlich zu machen, gibt es mehrere Strategien.
Highly Accelerated Life Testing (HALT) ist eine Möglichkeit, Konstruktionsfehler in Produkten zu finden, bevor sie im Feld Probleme verursachen.
Dies geschieht, indem Produkte extremen Bedingungen ausgesetzt werden.
Highly Accelerated Stress Screening (HASS) ist eine Screening-Methode, die Produkte hohen Belastungen aussetzt, um schwache Teile zu finden, bevor sie im Feld versagen.
Design for Reliability (DFR) ist eine Methode, um sicherzustellen, dass Produkte von Anfang an auf Zuverlässigkeit ausgelegt sind.
Design for Six Sigma oder DFSS ist eine Methode, die statistische Tools verwendet, um die Zuverlässigkeit und Qualität des Produktdesigns zu verbessern.
Burn-in ist eine weitere Strategie, bei der Produkte lange Zeit einer großen Belastung ausgesetzt werden, um schwache Teile zu finden, bevor sie im Feld kaputt gehen.
Verwendung der Badewannenkurve für die Wartungsplanung
Die Badewannenkurve kann auch verwendet werden, um fundierte Entscheidungen über die Wartung und den Austausch von Geräten zu treffen.
Wenn Sie die drei Stufen der Badewannenkurve kennen, können Sie Ihren Wartungsplan ändern, wenn die Badewanne altert.
Während der Säuglingssterblichkeit ist es wichtig, vorbeugende Wartungsarbeiten durchzuführen, um Herstellungsfehler oder Installationsfehler zu finden und zu beheben, die zu einem frühen Ausfall führen könnten.
Während der normalen Lebensdauer eines Gerätes ist es wichtig, es regelmäßig zu warten, um es in gutem Zustand zu halten.
Während der Zeit, in der die Ausrüstung abgenutzt ist, kann es billiger sein, sie zu ersetzen, als sie weiter zu reparieren.
Indem Sie sich ansehen, wie Geräte in der Vergangenheit ausgefallen sind, können Sie herausfinden, wo jedes Gerät auf der „Badewannenkurve“ liegt, und Ihren Wartungsplan entsprechend anpassen.
Wenn Sie zum Beispiel feststellen, dass eine bestimmte Art von Ausrüstung mit zunehmendem Alter kaputt geht, sollten Sie sie vielleicht ersetzen, bevor sie kaputt geht, oder sie in dieser Zeit öfter überprüfen.
Indem Sie die Badewannenkurve als Leitfaden für die Wartungsplanung verwenden, können Sie die Nutzungsdauer eines Vermögenswerts verlängern und gleichzeitig die Zeitdauer der Nichtnutzung und die Reparaturkosten reduzieren.
Anwendungen der Badewannenkurve
Die Badewannenkurve wird häufig in Fabriken eingesetzt, um die Wartung zu erleichtern oder die Produktion schnell und zuverlässig in Gang zu bringen.
Es kann auch verwendet werden, um zu verstehen, warum Fehler bei bestimmten Assets auftreten und wie sie vorhergesagt und verhindert werden können.
Die Badewannenkurve kann in vielen verschiedenen Bereichen eingesetzt werden, darunter Luftfahrt, Autos, Elektronik, medizinische Geräte, Öl und Gas, Stromerzeugung, Transport und mehr.
In der Luftfahrt kann es beispielsweise verwendet werden, um vorherzusagen, wann Flugzeugteile ausfallen, damit sie ersetzt werden können, bevor sie Unfälle verursachen.
In medizinischen Geräten kann es verwendet werden, um vorherzusagen, wann etwas kaputt gehen wird, damit es ersetzt werden kann, bevor es einen Patienten verletzt.
Es kann verwendet werden, um vorherzusagen, wann Turbinen in Kraftwerken ausfallen, damit sie repariert werden können, bevor sie Stromausfälle verursachen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Badewannenkurve ein Diagramm ist, das zeigt, wie oft ein Asset im Laufe der Zeit ausfällt.
Es wird in der Zuverlässigkeitstechnik und der Modellierung von Störungen im Laufe der Zeit verwendet.
Die Badewannenkurve besteht aus drei Teilen: Säuglingssterblichkeit, Nutzungsdauer und Verschleiß.
Frühphasenausfälle können weniger wahrscheinlich auftreten, wenn Sie Strategien wie HALT, HASS, DFR, DFSS und Burn-in verwenden.
Durch die Verwendung der Badewannenkurve als Leitfaden für die Planung der Wartung kann die Nutzungsdauer einer Anlage verlängert werden, während Ausfallzeiten und Reparaturkosten auf ein Minimum reduziert werden.
Die Wannenkurve wird in vielen Bereichen gerne eingesetzt, um die Wartung zu erleichtern oder die Produktion schnell und zuverlässig zu starten.
Modellierung und Analyse
Die Rate, mit der Softwaresysteme im Laufe der Zeit ausfallen, folgt demselben Muster wie die von physischen Vermögenswerten.
Auf diese Weise können Eigentümer von Softwaresystemen ihren Betriebslebenszyklus nachvollziehen und planen, wann sie ersetzt werden müssen.
Dieser Text wird darüber sprechen, wie die Badewannenkurve in der Softwareentwicklung verwendet werden kann, um Dinge zu modellieren und zu analysieren.
Softwarezuverlässigkeitsmodelle
Software-Zuverlässigkeitsmodelle können von Zuverlässigkeitsingenieuren verwendet werden, um die „Badewannenkurve“ zu modellieren und zu untersuchen.
Diese Modelle können verwendet werden, um vorherzusagen, wie oft Softwaresysteme ausfallen, und um die Art und Weise zu verbessern, wie Software erstellt wird.
Einige Software-Zuverlässigkeitsmodelle, die zum Modellieren der Badewannenkurve verwendet werden können, sind das Jelinski-Moranda (JM)-Modell, das Musa-Okumoto (MO)-Modell und das Goel-Okumoto (GO)-Modell.
Meistens untersuchen diese Modelle, wie oft ein System im Laufe der Zeit ausfällt, sowie andere Faktoren wie Softwarekomplexität, Codequalität und Testabdeckung.
Durch die Betrachtung der Fehlerdaten und die Verwendung des richtigen Software-Zuverlässigkeitsmodells können Softwareingenieure herausfinden, wie wahrscheinlich es ist, dass etwas kaputt geht, und Pläne für Wartung, Tests und Austausch erstellen.
Statistische Prozess Kontrolle
Softwareingenieure können auch beobachten, wie gut Softwaresysteme im Laufe der Zeit funktionieren, indem sie Techniken der statistischen Prozesskontrolle (SPC) verwenden.
SPC-Techniken können verwendet werden, um Änderungen in der Funktionsweise von Software zu finden, herauszufinden, was Fehler verursacht, und Probleme zu beheben, bevor sie auftreten.
Kurz gesagt, Softwareingenieure können die Badewannenkurve modellieren und analysieren, indem sie Softwarezuverlässigkeitsmodelle und statistische Prozesssteuerungstechniken verwenden.
Diese Tools können dabei helfen, Ausfallraten vorherzusagen, die Art und Weise zu verbessern, wie Software erstellt wird, und Softwaresysteme langlebiger machen.
Durch die Verwendung dieser Methoden können Softwareingenieure das Risiko von Softwarefehlern reduzieren und die Zuverlässigkeit des Systems aufrechterhalten.
Erklärung der Badewannenkurve (Zuverlässigkeitskurve)
Tipp: Aktivieren Sie die Untertitel-Schaltfläche, wenn Sie sie benötigen. Wählen Sie „automatische Übersetzung“ im Einstellungs-Button, wenn Sie mit der gesprochenen Sprache nicht vertraut sind. Möglicherweise müssen Sie zuerst auf die Sprache des Videos klicken, bevor Ihre bevorzugte Sprache für die Übersetzung verfügbar ist.
Abschluss
Am Ende unserer Diskussion über die Badewannenkurve ist klar, dass diese Idee ein wichtiges Werkzeug für jeden Ingenieur oder Ingenieurstudenten ist, der Geräte entwerfen, bauen und warten möchte, die so gut wie möglich funktionieren.
Wenn Sie die drei Phasen der Badewannenkurve und die gemeinsamen Faktoren kennen, die jede Phase beeinflussen, können Sie intelligente Entscheidungen über Wartung, Austausch und allgemeines Risikomanagement treffen.
Aber bevor Sie diesen Artikel verlassen, möchte ich Sie herausfordern, über die Badewannenkurve auf andere Weise nachzudenken, als wie sie im wirklichen Leben verwendet werden kann.
Was kann uns diese Kurve darüber sagen, wie Dinge funktionieren und warum sie versagen? Was können wir über die Tatsache lernen, dass es immer zu Verfall und Niedergang kommen wird?
Dies sind tiefgreifende und wichtige Fragen, die darüber hinausgehen, wie die Badewannenkurve in der Technik verwendet werden kann.
Aber wenn wir darüber nachdenken, können wir besser verstehen, wie wichtig Zuverlässigkeitstechnik in der heutigen Welt ist.
Wenn Sie also in Ihrer Karriere als Ingenieur voranschreiten, denken Sie an die Badewannenkurve, nicht nur als Werkzeug für Zuverlässigkeit, sondern auch als Symbol dafür, wie Menschen gegen die Kräfte des Verfalls und Niedergangs kämpfen.
Und ich hoffe, dass dieses Wissen Sie dazu inspiriert, Geräte herzustellen, die auch dann noch Bestand haben, wenn die Zeit sie zermürbt.
Links und Referenzen
Handbuch für Zuverlässigkeitsdesign
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