Ca inginer, știi că totul are un timp limitat de lucru.
În timp, va deveni mai puțin fiabil până când se va sparge în cele din urmă.
Dar știați că există o curbă care vă poate spune când este cel mai probabil să se întâmple acel eșec? Se numește „curba căzii de baie” și este una dintre cele mai importante idei în ingineria fiabilității.
Înțelegând această curbă, puteți găsi diferitele etape ale vieții unui dispozitiv, vă puteți da seama când este cel mai probabil să se rupă și puteți lua măsurile potrivite pentru a-l împiedica să se rupă.
În acest articol, voi intra în detaliu despre curba căzii.
Voi analiza cele trei faze ale sale, factorii comuni care contribuie la fiecare fază și modalitățile de a reduce probabilitatea eșecului.
Indiferent dacă sunteți un student la inginerie sau un inginer profesionist, trebuie să înțelegeți curba căzii de baie pentru a vă asigura că echipamentul pe care îl proiectați, îl construiți sau îl întrețineți funcționează în mod fiabil pentru întreaga sa viață.
Așa că haideți să ne aruncăm și să aflăm mai multe despre această idee importantă.
Introducere în curba cadă
Definiție formală:
O curbă a ratei de defectare a echipamentului cu o rată inițială de defecțiuni în scădere bruscă, urmată de o rată medie constantă de eșec prelungită, după care rata de defecțiune crește din nou brusc.
Înțelegerea curbei căzii de baie
Curba căzii de baie este un grafic care arată cât de des se defectează un produs sau un grup de produse în timp.
Este adesea folosit în ingineria fiabilității și modelarea deteriorării activelor pentru a prezice și a planifica defecțiunile activelor.
Curba are trei părți separate: perioada mortalității infantile, perioada vieții normale și perioada de uzură.
Perioada de mortalitate infantilă
Prima parte a curbei căzii este perioada cu rate mari de eșec, care este momentul în care bebelușii mor.
În acest timp, noile active sunt mai susceptibile să eșueze din cauza problemelor cu designul, materialele, modul în care au fost realizate sau modul în care au fost pornite.
Din cauza acestor defecte, activele eșuează la începutul ciclului lor de viață, ceea ce face ca rata de eșec să crească în primele etape de funcționare.
Perioada de viață normală
După perioada de mortalitate infantilă, un activ intră în perioada normală de viață, unde rata de eșec este scăzută și destul de constantă.
În acest timp, majoritatea problemelor au fost remediate, iar activul funcționează așa cum ar trebui.
Activul este într-o formă excelentă, iar întreținerea preventivă îl poate ajuta să funcționeze bine.
Perioada de uzură
Ultima parte a curbei căzii este faza de uzură, care are o rată mai mare de defecțiune.
În acest timp, este mai probabil ca activul să se defecteze din cauza vechimii, uzurii, coroziunii sau oboselii.
Activul a ajuns la sfârșitul duratei de viață utilă și poate fi necesar să fie înlocuit sau scos din funcțiune pentru a evita un dezastru.
Strategii pentru a prelungi durata de viață utilă a unui activ
Echipele care lucrează pentru a prelungi durata de viață utilă a unui activ pot folosi ceea ce știu despre curba căzii de baie pentru a stabili așteptările cu privire la modul în care funcționează de obicei activul pe parcursul ciclului său de viață.
Fiecare punct de pe curbă sugerează o modalitate diferită de a evita eșecul.
În timpul perioadei de mortalitate infantilă, echipele ar trebui să se concentreze pe găsirea și remedierea defectelor de proiectare, defectelor materiale, defectelor de producție sau modalităților greșite de pornire.
Poate fi necesar să faceți întreținere sau inspecții mai des pentru a găsi și rezolva probleme înainte ca acestea să provoace defecțiuni.
În timpul perioadei normale de viață, echipele ar trebui să se concentreze pe întreținerea preventivă pentru a menține activele să funcționeze cât mai bine.
Inspecțiile și întreținerea de rutină pot ajuta la identificarea potențialelor probleme și la remedierea lor înainte ca acestea să devină probleme mari.
Perioada de uzură: în acest timp, echipele ar trebui să se concentreze pe întreținerea predictivă pentru a găsi probleme înainte ca acestea să apară și să le remedieze.
Pentru a evita eșecurile catastrofale, poate fi necesară înlocuirea sau vânzarea unor active.
Analiza avansată a curbei căzii de baie
Experții în fiabilitate folosesc adesea o diagramă Weibull pentru a analiza funcția de distribuție cumulativă a curbei unei cadă.
Cercetătorii de la Universitatea din Glasgow, Universitatea din Cambridge și Rolls-Royce au arătat că stadiul de uzură al curbei căzii poate fi dus la un nivel superior și transformat în ideea de „suprafață a căzii de baie”.
Această analiză avansată ajută la modelarea modului în care temperatura, presiunea și stresul, printre altele, afectează uzura unui activ.
Oferă informații utile despre cum se uzează lucrurile și ajută la îmbunătățirea performanței și a fiabilității activelor.
Sunteți gata să utilizați Curba cadă pentru a îmbunătăți fiabilitatea echipamentului dvs.?
Inca greu de inteles? Hai sa schimb putin punctul de vedere:
Te-ai săturat că lucrurile tale se strică atunci când ai cea mai mare nevoie de ele? Îți place fiorul de a fi nevoit să cumperi mereu instrumente și gadget-uri noi care se sparg?
Nu vă deranjați cu curba căzii!
Cine are nevoie de o curbă fiabilă a ratei de eșec atunci când poți doar să o faci și să speri la ce este mai bun? La urma urmei, nimic nu face ca adrenalina să meargă ca un echipament care se strica în ultimul moment.
Dar dacă ești un inginer practic căruia îi pasă de siguranță și fiabilitate, continuă să citești.
Suntem pe cale să intrăm în lumea fascinantă a curbei căzii de baie.
Bine, a fost doar o glumă făcută să arate ca o reclamă TV.
Acum să revenim la explicație.
Factori care contribuie la fiecare fază
Fiecare fază a curbei căzii este cauzată de o serie de lucruri.
În perioada de mortalitate infantilă, eșecurile sunt cauzate de probleme legate de modul în care a fost fabricat și cum a fost utilizat produsul.
Pe de altă parte, în timpul perioadei normale de viață, factori precum întreținerea și mediul pot afecta durata de viață a unui activ înainte de a se sparge.
În cele din urmă, ratele de defecțiuni pot crește în perioada de uzură din cauza unor lucruri precum piesele vechi și lipsa întreținerii.
Înțelegerea acestor factori poate ajuta echipele care lucrează pentru a prelungi durata de viață utilă a unui activ prin implementarea unor strategii specifice pentru fiecare fază de-a lungul curbei căzii de baie.
Distribuția riscului și probabilității
Faza de mortalitate infantilă
În partea incipientă a curbei căzii de baie, care este numită și „faza mortalității infantile”, produsele sunt cel mai probabil să eșueze.
Eșecurile în acest timp sunt de obicei cauzate de probleme cu designul, materialele, modul în care au fost realizate sau modul în care au fost pornite.
De exemplu, o casă nou cumpărată poate avea multe probleme în primii câțiva ani, precum crăpături în pereți și uși, deoarece materialele sau lucrările nu sunt foarte bune.
În această fază, persoanele care sunt cele mai expuse riscului depind de produsul la care se urmărește.
Oamenii care cumpără electronice, cum ar fi smartphone-uri sau laptopuri, atunci când sunt lansate pentru prima dată, sunt cel mai probabil să aibă probleme cu acestea în faza de „mortalitate infantilă”.
Pe de altă parte, companiile care cumpără echipamente industriale folosite în fabrici sau centrale electrice atunci când sunt lansate pentru prima dată sunt cel mai probabil să aibă probleme cu acesta în faza de „mortalitate infantilă”.
Distribuția probabilității
Curba căzii de baie este adesea reprezentată de distribuția Weibull, care este un tip de distribuție de probabilitate.
Are un parametru de formă (numit beta) și un parametru de scară (eta).
Curba căzii de baie este un grafic al ratei de eșec în timp, iar distribuția Weibull poate fi utilizată pentru a descrie distribuția defecțiunilor în toate cele trei faze ale curbei.
Modelul Weibull
Cipurile semiconductoare moderne urmează de obicei un model Weibull cu o valoare beta în intervalul de la 0,2 la 0,6 pentru cât de des mor bebelușii înainte de prima lor zi de naștere.
Opusul ratei de eșec este timpul mediu dintre eșecuri (MTBF), care poate fi folosit pentru a afla ce poate face o familie de produse.
Strategii și aplicații
Strategii de reducere a eșecurilor din faza timpurie
Curba căzii de baie arată cât de probabil este ca un activ să se defecteze în timp.
Are trei faze distincte: defecțiuni în faza incipientă, defecțiuni aleatorii și defecțiuni cauzate de uzură.
Eșecurile din faza timpurie pot fi cauzate de greșeli de proiectare, de materiale, de felul în care este realizat produsul sau de modul în care este pornit.
Se pot folosi mai multe strategii pentru a reduce probabilitatea ca prima fază să eșueze.
Highly Accelerated Life Testing (HALT) este o modalitate de a găsi defecte de proiectare în produse înainte ca acestea să provoace probleme în domeniu.
Acest lucru se realizează prin punerea produselor în condiții extreme.
Highly Accelerated Stress Screening (HASS) este o metodă de screening care supune produselor la niveluri ridicate de stres pentru a găsi orice părți slabe înainte de a eșua în câmp.
Design for Reliability, sau DFR, este o metodă pentru a vă asigura că produsele sunt construite având în vedere fiabilitate încă de la început.
Design for Six Sigma, sau DFSS, este o metodă care utilizează instrumente statistice pentru a îmbunătăți fiabilitatea și calitatea designului unui produs.
Burn-in-ul este o altă strategie care presupune punerea produselor printr-o mulțime de stres pentru o lungă perioadă de timp pentru a găsi orice părți slabe înainte de a se sparge în câmp.
Utilizarea curbei cazii pentru planificarea întreținerii
Curba căzii de baie poate fi folosită și pentru a lua decizii informate cu privire la întreținerea și înlocuirea echipamentului.
Dacă cunoașteți cele trei etape ale curbei căzii, vă puteți schimba planul de întreținere pe măsură ce cada îmbătrânește.
În timpul perioadei de mortalitate infantilă, este important să se efectueze întreținere preventivă pentru a găsi și remedia orice defecte de fabricație sau greșeli de instalare care ar putea duce la defecțiuni timpurii.
În timpul vieții normale a unui echipament, este important să faceți întreținere regulată pentru a-l menține în stare bună.
În timpul în care echipamentul este uzat, poate fi mai ieftin să îl înlocuiești decât să îl repari în continuare.
Privind modul în care echipamentul s-a defectat în trecut, vă puteți da seama unde se încadrează fiecare echipament pe „curba căzii de baie” și vă puteți modifica planul de întreținere pentru a se potrivi.
De exemplu, dacă observați că un anumit tip de echipament tinde să se defecteze atunci când devine vechi, este posibil să doriți să îl înlocuiți înainte de a se sparge sau să îl verificați mai des în acest timp.
Folosind curba căzii de baie ca ghid pentru planificarea întreținerii, puteți prelungi durata de viață utilă a unui bun, reducând în același timp timpul în care nu este utilizat și suma pe care o costă repararea.
Aplicații ale curbei căzii de baie
Curba căzii de baie este adesea folosită în fabrici pentru a ușura întreținerea sau pentru a derula producția rapid și fiabil.
De asemenea, poate fi folosit pentru a ajuta la înțelegerea de ce apar defecțiuni asupra anumitor active și cum să le prevăd și să le preveniți.
Curba căzii de baie poate fi utilizată în multe domenii diferite, inclusiv aviație, mașini, electronice, echipamente medicale, petrol și gaze, generare de energie, transport și multe altele.
De exemplu, în aviație, poate fi folosit pentru a prezice când părțile aeronavei se vor defecta, astfel încât să poată fi înlocuite înainte de a provoca accidente.
În echipamentele medicale, poate fi folosit pentru a prezice când ceva se va defecta, astfel încât să poată fi înlocuit înainte de a răni un pacient.
Poate fi folosit pentru a prezice când se vor defecta turbinele în centralele electrice, astfel încât să poată fi reparate înainte de a provoca întreruperi.
În concluzie, curba căzii de baie este un grafic care arată cât de des se defectează un activ în timp.
Este folosit în ingineria fiabilității și modelarea modului în care lucrurile se defectează în timp.
Curba căzii de baie are trei părți: mortalitatea infantilă, durata de viață utilă și uzura.
Eșecurile din faza timpurie pot fi mai puțin probabil să se întâmple dacă utilizați strategii precum HALT, HASS, DFR, DFSS și burn-in.
Folosind curba căzii de baie ca ghid pentru planificarea întreținerii, durata de viață utilă a unui activ poate fi prelungită, în timp ce timpul de nefuncționare și costurile de reparație sunt menținute la minimum.
Curba căzii de baie este adesea folosită în multe domenii pentru a facilita întreținerea sau pentru a începe producția rapid și fiabil.
Modelare și Analiză
Rata cu care sistemele software se defectează în timp urmează același model ca cel al activelor fizice.
Acest lucru le permite proprietarilor de sisteme software să înțeleagă ciclul lor de viață operațional și să planifice când vor trebui înlocuite.
Acest text va vorbi despre modul în care curba căzii de baie poate fi utilizată în inginerie software pentru a modela și analiza lucruri.
Modele de fiabilitate software
Modelele de fiabilitate software pot fi folosite de inginerii de fiabilitate pentru a modela și a studia „curba căzii de baie.
Aceste modele pot fi folosite pentru a prezice cât de des vor eșua sistemele software și pentru a îmbunătăți modul în care este realizat software-ul.
Unele modele de fiabilitate software care pot fi utilizate pentru modelarea curbei căzii de baie sunt modelul Jelinski-Moranda (JM), modelul Musa-Okumoto (MO) și modelul Goel-Okumoto (GO).
De cele mai multe ori, aceste modele analizează cât de des se defectează un sistem în timp, precum și alți factori precum complexitatea software-ului, calitatea codului și acoperirea testării.
Privind datele despre defecțiuni și utilizând modelul potrivit de fiabilitate a software-ului, inginerii software își pot da seama cât de probabil este ca ceva să se defecteze și își pot face planuri pentru întreținere, testare și înlocuire.
Controlul statistic al procesului
De asemenea, inginerii software pot urmări cât de bine funcționează sistemele software în timp, utilizând tehnici de control statistic al proceselor (SPC).
Tehnicile SPC pot fi utilizate pentru a găsi modificări în modul în care funcționează software-ul, pentru a afla ce cauzează defecțiunile și pentru a remedia problemele înainte ca acestea să apară.
Pe scurt, inginerii software pot modela și analiza curba căzii utilizând modele de fiabilitate software și tehnici de control statistic al procesului.
Aceste instrumente pot ajuta la prezicerea ratelor de eșec, la îmbunătățirea modului în care este realizat software-ul și la asigurarea duratei sistemelor software.
Prin utilizarea acestor metode, inginerii software pot reduce riscurile de defecțiuni software și pot păstra fiabilitatea sistemului.
Curba cadă explicată (curba de fiabilitate)
Sfat: activați butonul de subtitrare dacă aveți nevoie de el. Alegeți „traducere automată” în butonul de setări, dacă nu sunteți familiarizat cu limba vorbită. Poate fi necesar să faceți mai întâi clic pe limba videoclipului înainte ca limba preferată să devină disponibilă pentru traducere.
Concluzie
Când ajungem la sfârșitul discuției noastre despre curba căzii de baie, este clar că această idee este un instrument important pentru orice inginer sau student la inginerie care dorește să proiecteze, să construiască și să întrețină echipamente care funcționează cât mai bine posibil.
Cunoscând cele trei faze ale curbei căzii de baie și factorii comuni care afectează fiecare fază, puteți lua decizii inteligente cu privire la întreținere, înlocuire și managementul general al riscului.
Dar înainte de a părăsi acest articol, vreau să vă provoc să vă gândiți la curba căzii de baie în alte moduri decât modul în care poate fi folosită în viața reală.
Ce ne poate spune această curbă despre cum funcționează lucrurile și de ce eșuează? Ce putem învăța despre faptul că decăderea și declinul se vor întâmpla întotdeauna?
Acestea sunt întrebări profunde și importante care depășesc modul în care curba căzii poate fi utilizată în inginerie.
Dar gândindu-ne la ele, putem înțelege mai bine cât de importantă este ingineria fiabilității în lumea de astăzi.
Așadar, pe măsură ce avansați în cariera de inginer, amintiți-vă de curba căzii de baie, nu doar ca un instrument de fiabilitate, ci și ca un simbol al modului în care oamenii luptă împotriva forțelor decăderii și declinului.
Și sper că știind acest lucru te va inspira să faci echipamente care să reziste, chiar dacă timpul îl uzează.
Link-uri și referințe
Manual de proiectare de fiabilitate
Un model dinamic de prognoză a ratei de eșec pentru piesele de service bazat pe curba cadă (BTC)
Distribuie pe…
