Come ingegnere, sai che tutto ha un tempo limitato per funzionare.
Nel tempo, diventerà meno affidabile fino a quando non si romperà definitivamente.
Ma sapevi che esiste una curva che può dirti quando è più probabile che si verifichi quel fallimento? Si chiama "curva della vasca da bagno" ed è una delle idee più importanti nell'ingegneria dell'affidabilità.
Comprendendo questa curva, puoi trovare le diverse fasi della vita di un dispositivo, capire quando è più probabile che si rompa e prendere le misure giuste per evitare che si rompa.
In questo articolo, entrerò nei dettagli sulla curva della vasca da bagno.
Esaminerò le sue tre fasi, i fattori comuni che contribuiscono a ciascuna fase e i modi per rendere meno probabile il fallimento.
Che tu sia uno studente di ingegneria o un ingegnere professionista, devi comprendere la curva della vasca da bagno per assicurarti che l'attrezzatura che progetti, costruisci o mantieni funzioni in modo affidabile per tutta la sua vita.
Quindi, tuffiamoci e impariamo di più su questa importante idea.
Introduzione alla curva della vasca da bagno
Definizione formale:
Una curva del tasso di guasto dell'apparecchiatura con un tasso di guasto iniziale in netto calo, seguito da un tasso di guasto medio costante prolungato, dopodiché il tasso di guasto aumenta di nuovo bruscamente.
Comprensione della curva della vasca da bagno
La curva della vasca da bagno è un grafico che mostra la frequenza con cui un prodotto o un gruppo di prodotti si rompe nel tempo.
Viene spesso utilizzato nell'ingegneria dell'affidabilità e nella modellazione del deterioramento delle risorse per prevedere e pianificare i guasti delle risorse.
La curva ha tre parti separate: il periodo di mortalità infantile, il periodo di vita normale e il periodo di logoramento.
Periodo di mortalità infantile
La prima parte della curva della vasca da bagno è il periodo di alti tassi di fallimento, ovvero quando i bambini muoiono.
Durante questo periodo, è più probabile che i nuovi asset falliscano a causa di problemi con il design, i materiali, il modo in cui sono stati realizzati o il modo in cui sono stati avviati.
A causa di questi difetti, gli asset falliscono all'inizio del loro ciclo di vita, il che fa aumentare il tasso di guasto durante le prime fasi di funzionamento.
Periodo di vita normale
Dopo il periodo di mortalità infantile, un bene entra nel normale periodo di vita, dove il tasso di fallimento è basso e abbastanza costante.
Durante questo periodo, la maggior parte dei problemi è stata risolta e l'asset funziona come dovrebbe.
L'asset è in ottima forma e la manutenzione preventiva può aiutarlo a continuare a funzionare bene.
Periodo di usura
L'ultima parte della curva della vasca è la fase di usura, che presenta un tasso di guasto più elevato.
Durante questo periodo, è più probabile che l'asset si rompa a causa di fattori come l'età, l'usura, la corrosione o la fatica.
L'asset ha raggiunto la fine della sua vita utile e potrebbe essere necessario sostituirlo o metterlo fuori servizio per evitare un disastro.
Strategie per estendere la vita utile di un asset
I team che lavorano per estendere la vita utile di un asset possono utilizzare ciò che sanno sulla curva della vasca da bagno per stabilire le aspettative su come funziona solitamente l'asset durante il suo ciclo di vita.
Ogni punto sulla curva suggerisce un modo diverso per evitare di fallire.
Durante il periodo di mortalità infantile, i team dovrebbero concentrarsi sulla ricerca e correzione di difetti di progettazione, difetti materiali, difetti di produzione o modi sbagliati di avvio.
Potrebbe essere necessario eseguire la manutenzione o le ispezioni più spesso per individuare e risolvere i problemi prima che causino guasti.
Durante il normale periodo di vita, i team dovrebbero concentrarsi sulla manutenzione preventiva per mantenere le risorse in esecuzione al meglio.
Le ispezioni e la manutenzione di routine possono aiutare a individuare potenziali problemi e risolverli prima che diventino problemi gravi.
Periodo di usura: durante questo periodo, i team dovrebbero concentrarsi sulla manutenzione predittiva per individuare i problemi prima che si verifichino e risolverli.
Per evitare fallimenti catastrofici, potrebbe essere necessario sostituire o vendere alcuni asset.
Analisi avanzata della curva della vasca da bagno
Gli esperti di affidabilità usano spesso un grafico di Weibull per osservare la funzione di distribuzione cumulativa di una curva della vasca da bagno.
I ricercatori dell'Università di Glasgow, dell'Università di Cambridge e della Rolls-Royce hanno dimostrato che la fase di usura della curva della vasca può essere portata a un livello superiore e trasformata nell'idea della "superficie della vasca da bagno
Questa analisi avanzata aiuta a modellare come la temperatura, la pressione e lo stress, tra le altre cose, influenzano l'usura di un asset.
Fornisce informazioni utili su come le cose si consumano e aiuta a migliorare le prestazioni e l'affidabilità delle risorse.
Sei pronto a utilizzare la vasca da bagno curva per migliorare l'affidabilità della tua attrezzatura?
Ancora difficile da capire? Permettimi di cambiare un po' il punto di vista:
Sei stufo che le tue cose si rompano quando ne hai più bisogno? Ti piace l'emozione di dover acquistare sempre nuovi strumenti e gadget che si rompono?
Non preoccuparti della curva della vasca da bagno!
Chi ha bisogno di una curva del tasso di fallimento affidabile quando puoi semplicemente alzarla e sperare per il meglio? Dopotutto, niente fa salire l'adrenalina come un pezzo di equipaggiamento che si rompe all'ultimo minuto.
Ma se sei un ingegnere pratico che si preoccupa della sicurezza e dell'affidabilità, continua a leggere.
Stiamo per entrare nell'affascinante mondo della vasca curva.
Ok, quello era solo uno scherzo fatto per sembrare uno spot televisivo.
Ora torniamo alla spiegazione.
Fattori che contribuiscono a ciascuna fase
Ogni fase della curva della vasca da bagno è causata da una serie di fattori.
Durante il periodo della mortalità infantile, i fallimenti sono causati da problemi con il modo in cui il prodotto è stato realizzato e come è stato utilizzato.
Durante il normale periodo di vita, invece, fattori come la manutenzione e l'ambiente possono influenzare la durata di un asset prima che si rompa.
Infine, i tassi di guasto possono aumentare nel periodo di usura a causa di cose come parti vecchie e mancanza di manutenzione.
La comprensione di questi fattori può aiutare i team a lavorare per estendere la vita utile di un asset implementando strategie specifiche per ciascuna fase lungo la curva della vasca da bagno.
Distribuzione del rischio e della probabilità
Fase di mortalità infantile
Nella prima parte della curva della vasca da bagno, chiamata anche "fase di mortalità infantile", è più probabile che i prodotti falliscano.
I guasti durante questo periodo sono generalmente causati da problemi con il design, i materiali, il modo in cui sono stati realizzati o il modo in cui sono stati avviati.
Ad esempio, una casa appena acquistata può avere molti problemi nei primi anni, come crepe nei muri e nelle porte, perché i materiali o la lavorazione non sono molto buoni.
Durante questa fase, le persone più a rischio dipendono dal prodotto che si sta guardando.
Le persone che acquistano dispositivi elettronici come smartphone o laptop quando vengono rilasciati per la prima volta hanno maggiori probabilità di avere problemi con loro durante la fase di "mortalità infantile".
D'altra parte, le aziende che acquistano attrezzature industriali utilizzate nelle fabbriche o nelle centrali elettriche quando vengono rilasciate per la prima volta hanno maggiori probabilità di avere problemi con esse durante la fase di "mortalità infantile".
Distribuzione di probabilità
La curva della vasca da bagno è spesso rappresentata dalla distribuzione di Weibull, che è un tipo di distribuzione di probabilità.
Ha un parametro di forma (chiamato beta) e un parametro di scala (eta).
La curva della vasca da bagno è un grafico del tasso di guasto nel tempo e la distribuzione di Weibull può essere utilizzata per descrivere la distribuzione dei guasti in tutte e tre le fasi della curva.
Modello Weibull
I moderni chip semiconduttori di solito seguono un modello Weibull con un beta compreso tra 0,2 e 0,6 per la frequenza con cui i bambini muoiono prima del loro primo compleanno.
L'opposto del tasso di guasto è il tempo medio tra i guasti (MTBF), che può essere utilizzato per capire cosa è probabile che faccia una famiglia di prodotti.
Strategie e applicazioni
Strategie per ridurre i guasti nelle prime fasi
La curva della vasca da bagno mostra la probabilità che un asset si rompa nel tempo.
Ha tre fasi distinte: guasti nella fase iniziale, guasti casuali e guasti causati dall'usura.
I guasti nelle prime fasi possono essere causati da errori nella progettazione, nei materiali, nel modo in cui il prodotto è realizzato o nel modo in cui viene avviato.
Diverse strategie possono essere utilizzate per rendere meno probabile il fallimento della prima fase.
Highly Accelerated Life Testing (HALT) è un modo per trovare difetti di progettazione nei prodotti prima che causino problemi sul campo.
Questo viene fatto sottoponendo i prodotti a condizioni estreme.
Highly Accelerated Stress Screening (HASS) è un metodo di screening che sottopone i prodotti a livelli elevati di stress per trovare eventuali parti deboli prima che si rompano sul campo.
Design for Reliability, o DFR, è un metodo per assicurarsi che i prodotti siano costruiti pensando all'affidabilità fin dall'inizio.
Design for Six Sigma, o DFSS, è un metodo che utilizza strumenti statistici per migliorare l'affidabilità e la qualità del design di un prodotto.
Il burn-in è un'altra strategia che prevede di sottoporre i prodotti a molto stress per lungo tempo per trovare eventuali parti deboli prima che si rompano sul campo.
Utilizzo della curva della vasca da bagno per la pianificazione della manutenzione
La curva della vasca può essere utilizzata anche per prendere decisioni informate sulla manutenzione e la sostituzione delle apparecchiature.
Se conosci le tre fasi della curva della vasca, puoi modificare il piano di manutenzione man mano che la vasca invecchia.
Durante il periodo di mortalità infantile, è importante eseguire la manutenzione preventiva per individuare e correggere eventuali difetti di fabbricazione o errori di installazione che potrebbero portare a guasti precoci.
Durante la normale vita di un'apparecchiatura, è importante eseguire una manutenzione regolare per mantenerla in buone condizioni.
Durante il periodo in cui l'attrezzatura è usurata, potrebbe essere più economico sostituirla che continuare a ripararla.
Osservando come le attrezzature si sono guastate in passato, puoi capire dove ogni pezzo di attrezzatura cade sulla "curva della vasca da bagno" e modificare il tuo piano di manutenzione per adattarlo.
Ad esempio, se noti che un certo tipo di attrezzatura tende a rompersi quando invecchia, potresti voler sostituirla prima che si rompa o controllarla più spesso durante questo periodo.
Utilizzando la curva della vasca da bagno come guida per la pianificazione della manutenzione, è possibile prolungare la vita utile di un bene riducendo al tempo stesso il periodo di inutilizzo e l'importo dei costi di riparazione.
Applicazioni della vasca curva
La curva della vasca viene spesso utilizzata nelle fabbriche per facilitare la manutenzione o per avviare la produzione in modo rapido e affidabile.
Può anche essere utilizzato per aiutare a capire perché si verificano guasti su determinati asset e come prevederli e prevenirli.
La curva della vasca da bagno può essere utilizzata in molti campi diversi, tra cui aviazione, automobili, elettronica, apparecchiature mediche, petrolio e gas, produzione di energia, trasporti e altro ancora.
Ad esempio, nel settore dell'aviazione, può essere utilizzato per prevedere quando le parti dell'aeromobile si guasteranno in modo che possano essere sostituite prima che causino incidenti.
Nelle apparecchiature mediche, può essere utilizzato per prevedere quando qualcosa si romperà in modo che possa essere sostituito prima che danneggi un paziente.
Può essere utilizzato per prevedere quando le turbine si guasteranno nelle centrali elettriche in modo che possano essere riparate prima che causino blackout.
Per riassumere, la curva della vasca da bagno è un grafico che mostra la frequenza con cui un asset fallisce nel tempo.
Viene utilizzato nell'ingegneria dell'affidabilità e nella modellazione di come le cose si rompono nel tempo.
Ci sono tre parti nella curva della vasca da bagno: mortalità infantile, vita utile e usura.
È meno probabile che si verifichino guasti nelle prime fasi se si utilizzano strategie come HALT, HASS, DFR, DFSS e burn-in.
Utilizzando la curva della vasca come guida per la pianificazione della manutenzione, la vita utile di un bene può essere estesa riducendo al minimo i tempi di inattività e i costi di riparazione.
La curva vasca viene spesso utilizzata in molti campi per facilitare la manutenzione o avviare la produzione in modo rapido e affidabile.
Modellazione e analisi
La velocità con cui i sistemi software si guastano nel tempo segue lo stesso schema di quello delle risorse fisiche.
Ciò consente ai proprietari di sistemi software di comprendere il loro ciclo di vita operativo e pianificare quando dovranno essere sostituiti.
Questo testo parlerà di come la curva della vasca da bagno può essere utilizzata nell'ingegneria del software per modellare e analizzare le cose.
Modelli di affidabilità del software
I modelli di affidabilità del software possono essere utilizzati dagli ingegneri dell'affidabilità per modellare e studiare la "curva della vasca da bagno.
Questi modelli possono essere utilizzati per prevedere la frequenza con cui i sistemi software falliranno e per migliorare il modo in cui il software viene realizzato.
Alcuni modelli di affidabilità del software che possono essere utilizzati per modellare la curva della vasca da bagno sono il modello Jelinski-Moranda (JM), il modello Musa-Okumoto (MO) e il modello Goel-Okumoto (GO).
La maggior parte delle volte, questi modelli esaminano la frequenza con cui un sistema si guasta nel tempo, nonché altri fattori come la complessità del software, la qualità del codice e la copertura dei test.
Osservando i dati sui guasti e utilizzando il giusto modello di affidabilità del software, gli ingegneri del software possono capire quanto è probabile che qualcosa si rompa e pianificare la manutenzione, il test e la sostituzione.
processo di controllo statistico
Gli ingegneri del software possono anche tenere d'occhio il funzionamento dei sistemi software nel tempo utilizzando tecniche di controllo statistico dei processi (SPC).
Le tecniche SPC possono essere utilizzate per trovare cambiamenti nel modo in cui funziona il software, capire cosa causa i guasti e risolvere i problemi prima che si verifichino.
In breve, gli ingegneri del software possono modellare e analizzare la curva della vasca utilizzando modelli di affidabilità del software e tecniche di controllo statistico del processo.
Questi strumenti possono aiutare a prevedere i tassi di errore, migliorare il modo in cui viene realizzato il software e prolungare la durata dei sistemi software.
Utilizzando questi metodi, gli ingegneri del software possono ridurre i rischi di guasti del software e mantenere l'affidabilità del sistema.
Spiegazione della curva della vasca da bagno (curva di affidabilità)
Suggerimento: attiva il pulsante dei sottotitoli se ne hai bisogno. Scegli "traduzione automatica" nel pulsante delle impostazioni, se non hai familiarità con la lingua parlata. Potrebbe essere necessario fare clic sulla lingua del video prima che la tua lingua preferita diventi disponibile per la traduzione.
Conclusione
Quando arriviamo alla fine della nostra discussione sulla curva della vasca, è chiaro che questa idea è uno strumento importante per qualsiasi ingegnere o studente di ingegneria che voglia progettare, costruire e mantenere attrezzature che funzionino nel miglior modo possibile.
Conoscendo le tre fasi della curva della vasca e i fattori comuni che influenzano ciascuna fase, puoi prendere decisioni intelligenti in merito alla manutenzione, alla sostituzione e alla gestione complessiva del rischio.
Ma prima di lasciare questo articolo, voglio sfidarti a pensare alla curva della vasca da bagno in modi diversi da come può essere utilizzata nella vita reale.
Cosa può dirci questa curva su come funzionano le cose e perché falliscono? Cosa possiamo imparare sul fatto che il decadimento e il declino accadranno sempre?
Queste sono domande profonde e importanti che vanno oltre il modo in cui la curva della vasca può essere utilizzata in ingegneria.
Ma pensando a loro, possiamo capire meglio quanto sia importante l'ingegneria dell'affidabilità nel mondo di oggi.
Quindi, mentre avanzi nella tua carriera di ingegnere, ricorda la curva della vasca da bagno, non solo come strumento di affidabilità ma anche come simbolo di come le persone combattono contro le forze del decadimento e del declino.
E spero che sapere questo ti ispiri a realizzare attrezzature che dureranno, anche se il tempo le logorerà.
Link e riferimenti
Manuale di progettazione dell'affidabilità
Condividere su…
