Als ingenieur weet je dat alles een beperkte hoeveelheid tijd heeft om te werken.
Na verloop van tijd wordt het minder betrouwbaar totdat het uiteindelijk breekt.
Maar wist u dat er een curve is die u kan vertellen wanneer die storing het meest waarschijnlijk is? Het wordt de "badkuipkromme" genoemd en het is een van de belangrijkste ideeën in betrouwbaarheidstechniek.
Door deze curve te begrijpen, kunt u de verschillende stadia van de levensduur van een apparaat vinden, bepalen wanneer de kans het grootst is dat het kapot gaat en de juiste stappen ondernemen om te voorkomen dat het kapot gaat.
In dit artikel zal ik in detail ingaan op de badkuipcurve.
Ik zal kijken naar de drie fasen, de gemeenschappelijke factoren die bijdragen aan elke fase en manieren om mislukking minder waarschijnlijk te maken.
Of je nu een ingenieursstudent bent of een professionele ingenieur, je moet de badkuipcurve begrijpen om er zeker van te zijn dat de apparatuur die je ontwerpt, bouwt of onderhoudt gedurende de hele levensduur betrouwbaar werkt.
Dus laten we erin duiken en meer leren over dit belangrijke idee.
Inleiding tot de badkuipcurve
Formele definitie:
Een uitvalcurve van apparatuur met een initieel sterk dalend uitvalpercentage, gevolgd door een langdurig constant gemiddeld uitvalpercentage, waarna het uitvalpercentage weer sterk toeneemt.
De badkuipkromme begrijpen
De badkuipcurve is een grafiek die laat zien hoe vaak een product of groep producten in de loop van de tijd kapot gaat.
Het wordt vaak gebruikt bij betrouwbaarheidsengineering en bij het modelleren van verslechtering van activa om defecten aan activa te voorspellen en te plannen.
De curve bestaat uit drie afzonderlijke delen: de periode van kindersterfte, de periode van normaal leven en de periode van slijtage.
Periode van kindersterfte
Het eerste deel van de badkuipcurve is de periode van hoge uitvalpercentages, namelijk wanneer baby's sterven.
Gedurende deze tijd is de kans groter dat nieuwe activa falen vanwege problemen met het ontwerp, de materialen, de manier waarop ze zijn gemaakt of de manier waarop ze zijn opgestart.
Vanwege deze tekortkomingen falen activa vroeg in hun levenscyclus, waardoor het uitvalpercentage stijgt tijdens de eerste fasen van de werking.
Normale levensduur
Na de kindersterfteperiode gaat een actief de normale levensduur in, waar het faalpercentage laag en redelijk constant is.
Gedurende deze tijd zijn de meeste problemen verholpen en werkt het activum zoals het hoort.
Het bedrijfsmiddel verkeert in uitstekende staat en preventief onderhoud kan ervoor zorgen dat het goed blijft werken.
Slijtageperiode
Het laatste deel van de badkuipcurve is de slijtagefase, die een hoger faalpercentage heeft.
Gedurende deze tijd is de kans groter dat het actief defect raakt door zaken als ouderdom, slijtage, corrosie of vermoeidheid.
Het bedrijfsmiddel heeft het einde van zijn gebruiksduur bereikt en moet mogelijk worden vervangen of buiten gebruik worden gesteld om een ramp te voorkomen.
Strategieën om de gebruiksduur van activa te verlengen
Teams die werken aan het verlengen van de gebruiksduur van een asset, kunnen wat ze weten over de badkuipcurve gebruiken om verwachtingen te stellen over hoe het asset gewoonlijk werkt gedurende zijn levenscyclus.
Elk punt op de curve suggereert een andere manier om falen te voorkomen.
Tijdens de kindersterfteperiode moeten teams zich concentreren op het vinden en oplossen van ontwerpfouten, materiaalfouten, productiefouten of verkeerde manieren om op te starten.
Het kan nodig zijn om vaker onderhoud of inspecties uit te voeren om problemen op te sporen en op te lossen voordat ze storingen veroorzaken.
Tijdens de normale levensduur moeten teams zich richten op preventief onderhoud om activa optimaal te laten werken.
Routine-inspecties en -onderhoud kunnen helpen potentiële problemen op te sporen en op te lossen voordat ze grote problemen worden.
Slijtageperiode: Gedurende deze tijd moeten teams zich concentreren op voorspellend onderhoud om problemen op te sporen voordat ze zich voordoen en deze op te lossen.
Om catastrofale mislukkingen te voorkomen, kan het nodig zijn om bepaalde activa te vervangen of te verkopen.
Geavanceerde analyse van de badkuipcurve
Betrouwbaarheidsexperts gebruiken vaak een Weibull-grafiek om te kijken naar de cumulatieve verdelingsfunctie van een badkuipkromme.
Onderzoekers van de Universiteit van Glasgow, de Universiteit van Cambridge en Rolls-Royce hebben aangetoond dat de slijtagefase van de badkuipcurve naar een hoger niveau kan worden getild en omgezet in het idee van het "badkuipoppervlak".
Deze geavanceerde analyse helpt om te modelleren hoe onder andere temperatuur, druk en stress de slijtage van een asset beïnvloeden.
Het geeft nuttige informatie over hoe dingen verslijten en helpt de prestaties en betrouwbaarheid van activa te verbeteren.
Bent u klaar om de Bathtub Curve te gebruiken om de betrouwbaarheid van uw apparatuur te verbeteren?
Nog steeds moeilijk te begrijpen? Laat me het standpunt een beetje veranderen:
Ben je het beu dat je spullen kapot gaan wanneer je ze het meest nodig hebt? Vind je het leuk om altijd nieuwe gereedschappen en gadgets te moeten kopen die kapot gaan?
Doe geen moeite met de badkuipcurve!
Wie heeft er een betrouwbare uitvalcurve nodig als je hem gewoon kunt gebruiken en er het beste van kunt hopen? Niets brengt immers de adrenaline zo op gang als een apparaat dat op het laatste moment kapot gaat.
Maar als u een praktische ingenieur bent die veiligheid en betrouwbaarheid hoog in het vaandel heeft staan, lees dan verder.
We staan op het punt de fascinerende wereld van de badkuipcurve binnen te gaan.
Oké, dat was maar een grap gemaakt om eruit te zien als een tv-reclame.
Laten we nu teruggaan naar de uitleg.
Factoren die bijdragen aan elke fase
Elke fase van de badkuipcurve wordt veroorzaakt door een aantal dingen.
Tijdens de periode van kindersterfte worden mislukkingen veroorzaakt door problemen met de manier waarop het product is gemaakt en hoe het is gebruikt.
Tijdens de normale levensduur daarentegen kunnen factoren zoals onderhoud en milieu van invloed zijn op hoe lang een asset meegaat voordat het stuk gaat.
Ten slotte kunnen de uitvalpercentages tijdens de slijtageperiode oplopen door zaken als oude onderdelen en gebrek aan onderhoud.
Inzicht in deze factoren kan teams helpen die werken aan het verlengen van de gebruiksduur van activa door specifieke strategieën te implementeren voor elke fase langs de badkuipcurve.
Risico- en waarschijnlijkheidsverdeling
Fase van kindersterfte
In het eerste deel van de badkuipcurve, ook wel de 'kindersterftefase' genoemd, is de kans het grootst dat producten falen.
Storingen gedurende deze tijd worden meestal veroorzaakt door problemen met het ontwerp, de materialen, de manier waarop ze zijn gemaakt of de manier waarop ze zijn opgestart.
Een nieuw gekocht huis kan bijvoorbeeld de eerste jaren veel problemen hebben, zoals scheuren in de muren en deuren, omdat de materialen of het werk niet erg goed zijn.
Tijdens deze fase zijn de mensen die het meeste risico lopen afhankelijk van het product dat wordt bekeken.
Mensen die elektronica zoals smartphones of laptops kopen wanneer ze voor het eerst op de markt komen, zullen er waarschijnlijk problemen mee krijgen tijdens de fase van "kindersterfte".
Aan de andere kant hebben bedrijven die industriële apparatuur kopen die in fabrieken of energiecentrales wordt gebruikt wanneer deze voor het eerst wordt uitgebracht, er het meest waarschijnlijk problemen mee tijdens de fase van "kindersterfte".
Kansverdeling
De badkuipcurve wordt vaak weergegeven door de Weibull-verdeling, een soort kansverdeling.
Het heeft een vormparameter (bèta genoemd) en een schaalparameter (eta).
De badkuipcurve is een grafiek van het uitvalpercentage in de tijd en de Weibull-verdeling kan worden gebruikt om de verdeling van storingen in alle drie de fasen van de curve te beschrijven.
Weibull-model
Moderne halfgeleiderchips volgen meestal een Weibull-model met een bèta in het bereik van 0,2 tot 0,6 voor hoe vaak baby's sterven voor hun eerste verjaardag.
Het tegenovergestelde van het uitvalpercentage is de gemiddelde tijd tussen storingen (MTBF), die kan worden gebruikt om erachter te komen wat een productfamilie waarschijnlijk zal doen.
Strategieën en toepassingen
Strategieën om storingen in de vroege fase te verminderen
De badkuipcurve laat zien hoe waarschijnlijk het is dat een actief in de loop van de tijd kapot gaat.
Het heeft drie verschillende fasen: storingen in de vroege fase, willekeurige storingen en storingen veroorzaakt door slijtage.
Uitval in een vroege fase kan worden veroorzaakt door fouten in het ontwerp, in de materialen, in de manier waarop het product is gemaakt of in de manier waarop het is opgestart.
Er kunnen verschillende strategieën worden gebruikt om het minder waarschijnlijk te maken dat de eerste fase mislukt.
Highly Accelerated Life Testing (HALT) is een manier om ontwerpfouten in producten op te sporen voordat ze problemen veroorzaken in het veld.
Dit wordt gedaan door producten aan extreme omstandigheden te onderwerpen.
Highly Accelerated Stress Screening (HASS) is een screeningmethode die producten aan een hoge mate van stress onderwerpt om zwakke onderdelen te vinden voordat ze in het veld falen.
Design for Reliability, of DFR, is een methode om ervoor te zorgen dat producten vanaf het begin worden gebouwd met het oog op betrouwbaarheid.
Design for Six Sigma, of DFSS, is een methode die statistische hulpmiddelen gebruikt om de betrouwbaarheid en kwaliteit van het ontwerp van een product te verbeteren.
Inbranden is een andere strategie waarbij producten gedurende lange tijd aan veel stress worden onderworpen om zwakke onderdelen te vinden voordat ze in het veld kapot gaan.
De badkuipcurve gebruiken voor onderhoudsplanning
De badkuipcurve kan ook worden gebruikt om weloverwogen beslissingen te nemen over het onderhoud en de vervanging van apparatuur.
Als u de drie fasen van de badkuipcurve kent, kunt u uw onderhoudsplan wijzigen naarmate de badkuip ouder wordt.
Tijdens de kindersterfteperiode is het belangrijk om preventief onderhoud uit te voeren om fabricagefouten of installatiefouten op te sporen en op te lossen die tot vroegtijdig falen kunnen leiden.
Tijdens de normale levensduur van een apparaat is het belangrijk om regelmatig onderhoud uit te voeren om het in goede staat te houden.
Gedurende de tijd dat de apparatuur versleten is, kan het goedkoper zijn om het te vervangen dan om het te blijven repareren.
Door te kijken hoe apparatuur in het verleden kapot is gegaan, kunt u uitzoeken waar elk apparaat op de "badkuipcurve" valt en uw onderhoudsplan hierop aanpassen.
Als u bijvoorbeeld merkt dat een bepaald type apparatuur het vaak begeeft als het oud wordt, wilt u het misschien vervangen voordat het kapot gaat of wilt u het in deze periode vaker laten controleren.
Door de badkuipcurve te gebruiken als leidraad voor het plannen van onderhoud, kunt u de gebruiksduur van een asset verlengen en tegelijkertijd de hoeveelheid tijd dat het buiten gebruik is en de reparatiekosten verminderen.
Toepassingen van de Bathtub Curve
De badkuipcurve wordt vaak gebruikt in fabrieken om het onderhoud te vergemakkelijken of om de productie snel en betrouwbaar op gang te brengen.
Het kan ook worden gebruikt om te helpen begrijpen waarom storingen optreden op bepaalde activa en hoe deze kunnen worden voorspeld en voorkomen.
De badkuipcurve kan op veel verschillende gebieden worden gebruikt, waaronder luchtvaart, auto's, elektronica, medische apparatuur, olie en gas, energieopwekking, transport en meer.
In de luchtvaart kan het bijvoorbeeld worden gebruikt om te voorspellen wanneer vliegtuigonderdelen het begeven, zodat ze kunnen worden vervangen voordat ze ongelukken veroorzaken.
In medische apparatuur kan het worden gebruikt om te voorspellen wanneer iets kapot gaat, zodat het kan worden vervangen voordat het een patiënt pijn doet.
Het kan worden gebruikt om te voorspellen wanneer turbines in elektriciteitscentrales kapot gaan, zodat ze kunnen worden gerepareerd voordat ze black-outs veroorzaken.
Kortom, de badkuipcurve is een grafiek die laat zien hoe vaak een asset in de loop van de tijd faalt.
Het wordt gebruikt bij betrouwbaarheidsengineering en bij het modelleren van hoe dingen in de loop van de tijd kapot gaan.
De badkuipcurve bestaat uit drie delen: kindersterfte, gebruiksduur en slijtage.
De kans op storingen in de vroege fase is kleiner als u strategieën als HALT, HASS, DFR, DFSS en burn-in gebruikt.
Door de badkuipcurve te gebruiken als leidraad voor het plannen van onderhoud, kan de gebruiksduur van een asset worden verlengd terwijl uitvaltijd en reparatiekosten tot een minimum worden beperkt.
De badkuipcurve wordt op veel gebieden vaak gebruikt om het onderhoud te vergemakkelijken of om de productie snel en betrouwbaar te starten.
Modellering en analyse
De snelheid waarmee softwaresystemen in de loop van de tijd uitvallen, volgt hetzelfde patroon als dat van fysieke bedrijfsmiddelen.
Hierdoor krijgen eigenaren van softwaresystemen inzicht in hun operationele levenscyclus en kunnen ze plannen wanneer ze moeten worden vervangen.
In deze tekst wordt besproken hoe de badkuipcurve kan worden gebruikt in software-engineering om dingen te modelleren en te analyseren.
Modellen voor softwarebetrouwbaarheid
Betrouwbaarheidsmodellen voor software kunnen door betrouwbaarheidsingenieurs worden gebruikt om de "badkuipcurve" te modelleren en te bestuderen.
Deze modellen kunnen worden gebruikt om te voorspellen hoe vaak softwaresystemen zullen falen en om de manier waarop software wordt gemaakt te verbeteren.
Sommige softwarebetrouwbaarheidsmodellen die kunnen worden gebruikt om de badkuipcurve te modelleren, zijn het Jelinski-Moranda (JM) -model, het Musa-Okumoto (MO) -model en het Goel-Okumoto (GO) -model.
Meestal kijken deze modellen naar hoe vaak een systeem in de loop van de tijd faalt, evenals andere factoren zoals softwarecomplexiteit, codekwaliteit en testdekking.
Door naar de storingsgegevens te kijken en het juiste softwarebetrouwbaarheidsmodel te gebruiken, kunnen software-engineers erachter komen hoe waarschijnlijk het is dat er iets kapot gaat en plannen maken voor onderhoud, testen en vervanging.
Statistische Procesbeheersing
Software-engineers kunnen ook in de gaten houden hoe goed softwaresystemen in de loop van de tijd werken door technieken voor statistische procescontrole (SPC) te gebruiken.
SPC-technieken kunnen worden gebruikt om veranderingen in de werking van software op te sporen, uit te zoeken wat storingen veroorzaakt en problemen op te lossen voordat ze zich voordoen.
Kortom, software-engineers kunnen de badkuipcurve modelleren en analyseren door gebruik te maken van software-betrouwbaarheidsmodellen en statistische procescontroletechnieken.
Deze tools kunnen helpen bij het voorspellen van uitvalpercentages, het verbeteren van de manier waarop software wordt gemaakt en zorgen ervoor dat softwaresystemen langer meegaan.
Door deze methoden te gebruiken, kunnen software-ingenieurs de risico's van softwarestoringen verminderen en de betrouwbaarheid van het systeem behouden.
Badkuipcurve uitgelegd (betrouwbaarheidscurve)
Tip: Schakel de ondertitelingsknop in als je die nodig hebt. Kies "automatische vertaling" in de instellingenknop, als u de gesproken taal niet kent. Mogelijk moet u eerst op de taal van de video klikken voordat uw favoriete taal beschikbaar komt voor vertaling.
Conclusie
Nu we aan het einde van onze bespreking van de badkuipkromme zijn gekomen, is het duidelijk dat dit idee een belangrijk hulpmiddel is voor elke ingenieur of technische student die apparatuur wil ontwerpen, bouwen en onderhouden die zo goed mogelijk werkt.
Door de drie fasen van de badkuipcurve te kennen en de gemeenschappelijke factoren die van invloed zijn op elke fase, kunt u slimme beslissingen nemen over onderhoud, vervanging en algemeen risicobeheer.
Maar voordat je dit artikel verlaat, wil ik je uitdagen om na te denken over de badkuipcurve op een andere manier dan hoe deze in het echte leven kan worden gebruikt.
Wat kan deze curve ons vertellen over hoe dingen werken en waarom ze mislukken? Wat kunnen we leren over het feit dat verval en achteruitgang altijd zullen gebeuren?
Dit zijn diepgaande en belangrijke vragen die verder gaan dan hoe de badkuipcurve in engineering kan worden gebruikt.
Maar door erover na te denken, kunnen we beter begrijpen hoe belangrijk betrouwbaarheidstechniek is in de wereld van vandaag.
Dus, terwijl je verder gaat in je technische carrière, denk dan aan de badkuipcurve, niet alleen als een hulpmiddel voor betrouwbaarheid, maar ook als een symbool van hoe mensen vechten tegen de krachten van verval en verval.
En ik hoop dat deze kennis je zal inspireren om apparatuur te maken die lang meegaat, zelfs als de tijd het verslijt.
Links en referenties
Handboek Betrouwbaarheidsontwerp
Een dynamisch prognosemodel voor serviceonderdelen op basis van de badkuipkromme (BTC)
Delen op…
