Som ingeniør vet du at alt har begrenset tid til å fungere.
Over tid vil den bli mindre pålitelig til den endelig går i stykker.
Men visste du at det er en kurve som kan fortelle deg når den feilen er mest sannsynlig? Det kalles "badekarkurven", og det er en av de viktigste ideene innen pålitelighetsteknikk.
Ved å forstå denne kurven kan du finne de forskjellige stadiene i en enhets liv, finne ut når det er mest sannsynlig at den går i stykker, og ta de riktige trinnene for å hindre at den går i stykker.
I denne artikkelen vil jeg gå i detalj om badekarkurven.
Jeg vil se på de tre fasene, de vanlige faktorene som bidrar til hver fase, og måter å gjøre feil mindre sannsynlig.
Enten du er ingeniørstudent eller profesjonell ingeniør, må du forstå badekarkurven for å sikre at utstyret du designer, bygger eller vedlikeholder fungerer pålitelig hele livet.
Så la oss dykke inn og lære mer om denne viktige ideen.
Introduksjon til badekarkurven
Formell definisjon:
En utstyrsfeilfrekvenskurve med en initial kraftig synkende feilrate, etterfulgt av en forlenget konstant gjennomsnittlig feilrate, hvoretter feilprosenten igjen øker kraftig.
Forstå badekarkurven
Badekarkurven er en graf som viser hvor ofte et produkt eller en gruppe produkter brytes ned over tid.
Det brukes ofte i pålitelighetsteknikk og modellering av forringelse av eiendeler for å forutsi og planlegge for eiendelsfeil.
Kurven har tre separate deler: perioden med spedbarnsdødelighet, perioden med normalt liv og utslitningsperioden.
Spedbarnsdødelighetsperiode
Den første delen av badekarkurven er perioden med høye feilrater, som er når babyer dør.
I løpet av denne tiden er det mer sannsynlig at nye eiendeler mislykkes på grunn av problemer med designet, materialene, måten de ble laget på eller måten de ble startet opp.
På grunn av disse feilene svikter eiendeler tidlig i livssyklusen, noe som gjør at feilraten øker under de første driftsfasene.
Normal livsperiode
Etter spedbarnsdødelighetsperioden går en eiendel inn i den normale livsperioden, hvor sviktfrekvensen er lav og ganske konstant.
I løpet av denne tiden har de fleste problemene blitt fikset, og ressursen fungerer som den skal.
Eiendelen er i god form, og forebyggende vedlikehold kan hjelpe den til å fortsette å fungere godt.
Utslitningsperiode
Den siste delen av badekarkurven er utslitningsfasen, som har en høyere feilrate.
I løpet av denne tiden er det mer sannsynlig at eiendelen brytes ned på grunn av ting som alder, slitasje, korrosjon eller tretthet.
Eiendelen har nådd slutten av sin levetid, og den må kanskje erstattes eller tas ut av drift for å unngå en katastrofe.
Strategier for å forlenge en ressurss brukbare levetid
Team som jobber med å forlenge levetiden til en eiendel kan bruke det de vet om badekarkurven til å sette forventninger til hvordan eiendelen vanligvis fungerer over livssyklusen.
Hvert punkt på kurven foreslår en annen måte å unngå feil.
I løpet av spedbarnsdødelighetsperioden bør teamene fokusere på å finne og fikse designfeil, materialfeil, produksjonsfeil eller feil måter å starte opp på.
Det kan være nødvendig å utføre vedlikehold eller inspeksjoner oftere for å finne og fikse problemer før de forårsaker feil.
I løpet av den normale levetiden bør teamene fokusere på forebyggende vedlikehold for å holde eiendeler i gang på sitt beste.
Rutinemessige inspeksjoner og vedlikehold kan bidra til å finne potensielle problemer og fikse dem før de blir store problemer.
Utslitningsperiode: I løpet av denne tiden bør team fokusere på prediktivt vedlikehold for å finne problemer før de oppstår og fikse dem.
For å unngå katastrofale feil kan det være nødvendig å erstatte eller selge noen eiendeler.
Avansert analyse av badekarkurven
Pålitelighetseksperter bruker ofte et Weibull-diagram for å se på en badekarkurves kumulative distribusjonsfunksjon.
Forskere fra University of Glasgow, University of Cambridge og Rolls-Royce har vist at utslitningsstadiet av badekarkurven kan tas til et høyere nivå og gjøres om til ideen om "badekaroverflaten"
Denne avanserte analysen hjelper til med å modellere hvordan temperatur, trykk og stress, blant annet, påvirker slitasjen til en eiendel.
Den gir nyttig informasjon om hvordan ting slites ut og bidrar til å forbedre ytelsen og påliteligheten til eiendeler.
Er du klar til å bruke Bathtub Curve for å forbedre påliteligheten til utstyret ditt?
Fortsatt vanskelig å forstå? La meg endre synspunktet litt:
Er du lei av at tingene dine går i stykker når du trenger dem mest? Liker du spenningen ved å alltid måtte kjøpe nye verktøy og dingser som går i stykker?
Ikke bry deg med badekarkurven!
Hvem trenger en pålitelig feilfrekvenskurve når du bare kan vinge den og håpe på det beste? Tross alt er det ingenting som får adrenalinet til å gå som et utstyr som bryter sammen i siste liten.
Men hvis du er en praktisk ingeniør som bryr seg om sikkerhet og pålitelighet, fortsett å lese.
Vi er i ferd med å komme inn i badekarkurvens fascinerende verden.
Ok, det var bare en spøk laget for å se ut som en TV-reklame.
La oss nå gå tilbake til forklaringen.
Faktorer som bidrar til hver fase
Hver fase av badekarkurven er forårsaket av en rekke ting.
I perioden med spedbarnsdødelighet er feil forårsaket av problemer med hvordan produktet ble laget og hvordan det ble brukt.
I løpet av den normale levetiden, derimot, kan faktorer som vedlikehold og miljø påvirke hvor lenge en eiendel varer før den går i stykker.
Til slutt kan feilraten gå opp i utslitningsperioden på grunn av ting som gamle deler og manglende vedlikehold.
Å forstå disse faktorene kan hjelpe team som jobber med å forlenge en eiendels levetid ved å implementere spesifikke strategier for hver fase langs badekarkurven.
Risiko og sannsynlighetsfordeling
Spedbarnsdødelighetsfase
I den tidlige delen av badekar-kurven, som også kalles "spedbarnsdødelighetsfasen", er det mest sannsynlig at produkter mislykkes.
Feil i løpet av denne tiden er vanligvis forårsaket av problemer med designet, materialene, måten de ble laget på, eller måten de ble startet opp.
For eksempel kan et nykjøpt hus ha mange problemer de første årene, som sprekker i vegger og dører, fordi materialene eller arbeidet ikke er veldig bra.
I denne fasen er personene som er mest utsatt, avhengig av produktet det blir sett på.
Folk som kjøper elektronikk som smarttelefoner eller bærbare datamaskiner når de først utgis, har mest sannsynlig problemer med dem under "barnedødelighetsfasen".
På den annen side er det mest sannsynlig at bedrifter som kjøper industrielt utstyr brukt i fabrikker eller kraftverk når det først slippes ut, får problemer med det i "barnedødelighetsfasen".
Sannsynlighetsfordeling
Badekarkurven er ofte representert av Weibull-fordelingen, som er en type sannsynlighetsfordeling.
Den har en formparameter (kalt beta) og en skalaparameter (eta).
Badekarkurven er et plott av feilraten over tid, og Weibull-fordelingen kan brukes til å beskrive fordelingen av feil i alle tre faser av kurven.
Weibull modell
Moderne halvlederbrikker følger vanligvis en Weibull-modell med en beta i området 0,2 til 0,6 for hvor ofte babyer dør før første bursdag.
Det motsatte av feilraten er gjennomsnittstiden mellom feil (MTBF), som kan brukes til å finne ut hva en produktfamilie sannsynligvis vil gjøre.
Strategier og applikasjoner
Strategier for å redusere feil i tidlig fase
Badekarkurven viser hvor sannsynlig det er at en eiendel brytes ned over tid.
Den har tre forskjellige faser: feil i tidlig fase, tilfeldige feil og feil forårsaket av slitasje.
Feil i tidlig fase kan skyldes feil i designet, i materialene, i måten produktet er laget på, eller i hvordan det startes opp.
Flere strategier kan brukes for å gjøre det mindre sannsynlig at den første fasen mislykkes.
Highly Accelerated Life Testing (HALT) er en måte å finne designfeil i produkter før de skaper problemer i felten.
Dette gjøres ved å sette produkter gjennom ekstreme forhold.
Highly Accelerated Stress Screening (HASS) er en screeningmetode som setter produkter gjennom høye nivåer av stress for å finne eventuelle svake deler før de svikter i felten.
Design for Reliability, eller DFR, er en metode for å sikre at produktene bygges med pålitelighet i tankene fra starten av.
Design for Six Sigma, eller DFSS, er en metode som bruker statistiske verktøy for å forbedre påliteligheten og kvaliteten til et produkts design.
Innbrenning er en annen strategi som innebærer å sette produkter gjennom mye stress i lang tid for å finne eventuelle svake deler før de går i stykker i feltet.
Bruk av badekarkurven for vedlikeholdsplanlegging
Badekarkurven kan også brukes til å ta informerte beslutninger om vedlikehold og utskifting av utstyr.
Hvis du kjenner de tre stadiene i badekarkurven, kan du endre vedlikeholdsplanen din etter hvert som badekaret eldes.
I løpet av spedbarnsdødelighetsperioden er det viktig å utføre forebyggende vedlikehold for å finne og fikse eventuelle produksjonsfeil eller installasjonsfeil som kan føre til tidlig feil.
I løpet av den normale levetiden til et utstyr er det viktig å utføre regelmessig vedlikehold for å holde det i god form.
I den tiden utstyret er utslitt, kan det være billigere å bytte det ut enn å fortsette å fikse det.
Ved å se på hvordan utstyr har gått i stykker tidligere, kan du finne ut hvor hvert utstyr faller på "badekarkurven" og endre vedlikeholdsplanen din slik at den passer.
Hvis du for eksempel merker at en viss type utstyr har en tendens til å gå i stykker når det begynner å bli gammelt, kan det være lurt å bytte det ut før det går i stykker eller sjekke det oftere i løpet av denne tiden.
Ved å bruke badekarkurven som en veiledning for planlegging av vedlikehold, kan du forlenge levetiden til en eiendel samtidig som du reduserer tiden den er ute av bruk og hvor mye den koster å fikse.
Bruksområder for badekarkurven
Badekarkurven brukes ofte i fabrikker for å gjøre vedlikehold enklere eller for å få produksjonen i gang raskt og pålitelig.
Den kan også brukes til å hjelpe til med å forstå hvorfor feil oppstår på visse eiendeler og hvordan man kan forutsi og forhindre dem.
Badekarkurven kan brukes på mange forskjellige felt, inkludert luftfart, biler, elektronikk, medisinsk utstyr, olje og gass, kraftproduksjon, transport og mer.
For eksempel, i luftfart, kan det brukes til å forutsi når flydeler vil svikte, slik at de kan skiftes ut før de forårsaker ulykker.
I medisinsk utstyr kan det brukes til å forutsi når noe vil gå i stykker, slik at det kan erstattes før det skader en pasient.
Den kan brukes til å forutsi når turbiner vil bryte sammen i kraftverk, slik at de kan fikses før de forårsaker strømbrudd.
For å oppsummere er badekarkurven en graf som viser hvor ofte en eiendel svikter over tid.
Det brukes i pålitelighetsteknikk og modellering av hvordan ting brytes ned over tid.
Det er tre deler til badekarkurven: spedbarnsdødelighet, levetid og slitasje.
Feil i tidlig fase kan være mindre sannsynlig å skje hvis du bruker strategier som HALT, HASS, DFR, DFSS og burn-in.
Ved å bruke badekarkurven som en veiledning for planlegging av vedlikehold, kan levetiden til en eiendel forlenges samtidig som nedetid og reparasjonskostnader holdes på et minimum.
Badekarkurven brukes ofte på mange felt for å gjøre vedlikehold enklere eller starte produksjonen raskt og pålitelig.
Modellering og analyse
Hastigheten som programvaresystemer bryter ned over tid følger samme mønster som fysiske eiendeler.
Dette lar eiere av programvaresystemer forstå sin operasjonelle livssyklus og planlegge når de må byttes ut.
Denne teksten vil snakke om hvordan badekarkurven kan brukes i programvareutvikling for å modellere og analysere ting.
Programvarepålitelighetsmodeller
Programvarepålitelighetsmodeller kan brukes av pålitelighetsingeniører til å modellere og studere "badekarkurven.
Disse modellene kan brukes til å forutsi hvor ofte programvaresystemer vil svikte og for å forbedre måten programvare lages på.
Noen programvarepålitelighetsmodeller som kan brukes til å modellere badekarkurven er Jelinski-Moranda (JM) modellen, Musa-Okumoto (MO) modellen og Goel-Okumoto (GO) modellen.
Mesteparten av tiden ser disse modellene på hvor ofte et system svikter over tid, samt andre faktorer som programvarekompleksitet, kodekvalitet og testdekning.
Ved å se på feildataene og bruke riktig programvarepålitelighetsmodell, kan programvareingeniører finne ut hvor sannsynlig det er at noe går i stykker og legge planer for vedlikehold, testing og utskifting.
Statistisk prosesskontroll
Programvareingeniører kan også holde øye med hvor godt programvaresystemer fungerer over tid ved å bruke teknikker for statistisk prosesskontroll (SPC).
SPC-teknikker kan brukes til å finne endringer i hvordan programvare fungerer, finne ut hva som forårsaker feil og fikse problemer før de oppstår.
Kort sagt kan programvareingeniører modellere og analysere badekarkurven ved å bruke programvarepålitelighetsmodeller og statistiske prosesskontrollteknikker.
Disse verktøyene kan bidra til å forutsi feilrater, forbedre måten programvare lages på og få programvaresystemer til å vare lenger.
Ved å bruke disse metodene kan programvareingeniører redusere risikoen for programvarefeil og beholde systemets pålitelighet.
Forklart badekarkurve (pålitelighetskurve)
Tips: Slå på bildetekstknappen hvis du trenger det. Velg "automatisk oversettelse" i innstillingsknappen hvis du ikke er kjent med talespråket. Du må kanskje klikke på språket til videoen først før favorittspråket ditt blir tilgjengelig for oversettelse.
Konklusjon
Når vi kommer til slutten av vår diskusjon om badekarkurven, er det klart at denne ideen er et viktig verktøy for enhver ingeniør eller ingeniørstudent som ønsker å designe, bygge og vedlikeholde utstyr som fungerer så godt som mulig.
Ved å kjenne til de tre fasene av badekarkurven og de vanlige faktorene som påvirker hver fase, kan du ta smarte beslutninger om vedlikehold, utskifting og generell risikostyring.
Men før du forlater denne artikkelen, vil jeg utfordre deg til å tenke på badekarkurven på andre måter enn hvordan den kan brukes i det virkelige liv.
Hva kan denne kurven fortelle oss om hvordan ting fungerer og hvorfor de mislykkes? Hva kan vi lære om det faktum at forfall og forfall alltid kommer til å skje?
Dette er dype og viktige spørsmål som går utover hvordan badekarkurven kan brukes i prosjektering.
Men ved å tenke på dem kan vi få en bedre forståelse av hvor viktig pålitelighetsteknikk er i dagens verden.
Så, mens du går videre i ingeniørkarrieren din, husk badekarkurven, ikke bare som et verktøy for pålitelighet, men også som et symbol på hvordan folk kjemper mot forfallets og forfallets krefter.
Og jeg håper at det å vite dette vil inspirere deg til å lage utstyr som vil vare, selv om tiden slites ned.
Lenker og referanser
En prognosemodell for dynamisk feilfrekvens for servicedeler basert på badekarkurve (BTC)
Dele på…
