Là một kỹ sư, bạn biết rằng mọi thứ đều có một khoảng thời gian giới hạn để hoạt động.
Theo thời gian, nó sẽ trở nên kém tin cậy hơn cho đến khi nó bị hỏng.
Nhưng bạn có biết rằng có một đường cong có thể cho bạn biết thời điểm thất bại đó dễ xảy ra nhất không? Nó được gọi là "đường cong bồn tắm" và nó là một trong những ý tưởng quan trọng nhất trong kỹ thuật độ tin cậy.
Bằng cách hiểu đường cong này, bạn có thể tìm thấy các giai đoạn khác nhau trong vòng đời của thiết bị, tìm ra thời điểm thiết bị có nhiều khả năng bị hỏng nhất và thực hiện các bước phù hợp để ngăn thiết bị bị hỏng.
Trong bài viết này, tôi sẽ đi vào chi tiết về đường cong bồn tắm.
Tôi sẽ xem xét ba giai đoạn của nó, các yếu tố chung góp phần vào từng giai đoạn và các cách để giảm khả năng xảy ra thất bại.
Cho dù bạn là sinh viên kỹ thuật hay kỹ sư chuyên nghiệp, bạn cần hiểu đường cong của bồn tắm để đảm bảo rằng thiết bị do bạn thiết kế, chế tạo hoặc bảo trì hoạt động đáng tin cậy trong suốt vòng đời của nó.
Vì vậy, chúng ta hãy đi sâu vào và tìm hiểu thêm về ý tưởng quan trọng này.
Giới thiệu về Đường cong bồn tắm
Định nghĩa chính thức:
Đường cong tỷ lệ hỏng hóc của thiết bị với tỷ lệ hỏng hóc ban đầu giảm mạnh, sau đó là tỷ lệ hỏng hóc trung bình không đổi kéo dài, sau đó tỷ lệ hỏng hóc lại tăng mạnh.
Hiểu về đường cong bồn tắm
Đường cong bồn tắm là một biểu đồ cho thấy tần suất một sản phẩm hoặc nhóm sản phẩm bị hỏng theo thời gian.
Nó thường được sử dụng trong kỹ thuật độ tin cậy và mô hình hóa sự xuống cấp của tài sản để dự đoán và lập kế hoạch cho các hỏng hóc của tài sản.
Đường cong có ba phần riêng biệt: giai đoạn trẻ sơ sinh tử vong, giai đoạn sống bình thường và giai đoạn suy kiệt.
Thời kỳ tử vong ở trẻ sơ sinh
Phần đầu tiên của đường cong bồn tắm là khoảng thời gian có tỷ lệ hỏng hóc cao, đó là khi trẻ sơ sinh chết.
Trong thời gian này, các tài sản mới có nhiều khả năng bị hỏng do các vấn đề về thiết kế, vật liệu, cách chúng được tạo ra hoặc cách chúng được khởi động.
Do những sai sót này, tài sản bị hỏng sớm trong vòng đời của chúng, khiến tỷ lệ hỏng hóc tăng lên trong giai đoạn đầu hoạt động.
Thời gian sống bình thường
Sau giai đoạn tử vong ở trẻ sơ sinh, một tài sản bước vào giai đoạn cuộc sống bình thường, trong đó tỷ lệ hỏng hóc thấp và khá ổn định.
Trong thời gian này, hầu hết các sự cố đã được khắc phục và nội dung đang hoạt động bình thường.
Tài sản ở tình trạng tốt và việc bảo trì phòng ngừa có thể giúp tài sản tiếp tục hoạt động tốt.
Thời kỳ hao mòn
Phần cuối cùng của đường cong bồn tắm là giai đoạn hao mòn, có tỷ lệ hỏng hóc cao hơn.
Trong thời gian này, tài sản có nhiều khả năng bị hỏng do những thứ như tuổi tác, hao mòn, ăn mòn hoặc mỏi.
Tài sản đã hết thời gian sử dụng hữu ích và có thể cần được thay thế hoặc ngừng sử dụng để tránh thảm họa.
Các chiến lược để kéo dài thời gian sử dụng hữu ích của tài sản
Các nhóm làm việc để kéo dài thời gian sử dụng hữu ích của tài sản có thể sử dụng những gì họ biết về đường cong bồn tắm để đặt kỳ vọng về cách tài sản thường hoạt động trong vòng đời của nó.
Mỗi điểm trên đường cong gợi ý một cách khác nhau để tránh thất bại.
Trong Giai đoạn Tử vong Trẻ sơ sinh, các nhóm nên tập trung vào việc tìm và sửa lỗi thiết kế, lỗi vật liệu, lỗi sản xuất hoặc cách khởi động sai.
Có thể cần phải bảo trì hoặc kiểm tra thường xuyên hơn để tìm và khắc phục sự cố trước khi chúng gây ra hỏng hóc.
Trong thời gian sử dụng bình thường, các nhóm nên tập trung vào bảo trì phòng ngừa để giữ cho tài sản hoạt động tốt nhất.
Việc kiểm tra và bảo trì định kỳ có thể giúp tìm ra các vấn đề tiềm ẩn và khắc phục chúng trước khi chúng trở thành vấn đề lớn.
Giai đoạn hao mòn: Trong thời gian này, các nhóm nên tập trung vào bảo trì dự đoán để tìm ra các vấn đề trước khi chúng xảy ra và khắc phục chúng.
Để tránh những hỏng hóc nghiêm trọng, có thể cần phải thay thế hoặc bán một số tài sản.
Phân tích nâng cao về đường cong bồn tắm
Các chuyên gia về độ tin cậy thường sử dụng biểu đồ Weibull để xem xét hàm phân phối tích lũy của đường cong bồn tắm.
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Glasgow, Đại học Cambridge và Rolls-Royce đã chỉ ra rằng giai đoạn hao mòn của đường cong bồn tắm có thể được nâng lên một tầm cao hơn và biến thành ý tưởng về "bề mặt bồn tắm".
Phân tích nâng cao này giúp mô hình hóa mức độ ảnh hưởng của nhiệt độ, áp suất và ứng suất, trong số những yếu tố khác, đến sự hao mòn của một tài sản.
Nó cung cấp thông tin hữu ích về cách mọi thứ hao mòn và giúp cải thiện hiệu suất cũng như độ tin cậy của tài sản.
Bạn đã sẵn sàng sử dụng Đường cong bồn tắm để cải thiện độ tin cậy của thiết bị chưa?
Vẫn còn khó hiểu? Hãy để tôi thay đổi quan điểm một chút:
Bạn phát ốm vì đồ đạc của mình bị hỏng khi bạn cần chúng nhất? Bạn có thích cảm giác hồi hộp khi luôn phải mua các công cụ và thiết bị mới bị hỏng không?
Đừng bận tâm với đường cong bồn tắm!
Ai cần một đường cong tỷ lệ thất bại đáng tin cậy khi bạn có thể chắp cánh cho nó và hy vọng điều tốt nhất? Rốt cuộc, không có gì khiến adrenaline hoạt động giống như một thiết bị bị hỏng vào phút cuối.
Nhưng nếu bạn là một kỹ sư thực tế quan tâm đến sự an toàn và độ tin cậy, hãy tiếp tục đọc.
Chúng ta sắp bước vào thế giới hấp dẫn của đường cong bồn tắm.
Được rồi, đó chỉ là một trò đùa để trông giống như một quảng cáo trên TV.
Bây giờ chúng ta hãy quay lại phần giải thích.
Các yếu tố góp phần vào từng giai đoạn
Mỗi giai đoạn của đường cong bồn tắm được gây ra bởi một số điều.
Trong giai đoạn tỷ lệ tử vong ở trẻ sơ sinh, những thất bại là do các vấn đề về cách thức sản xuất và cách thức sử dụng sản phẩm.
Mặt khác, trong thời gian sử dụng bình thường, các yếu tố như bảo trì và môi trường có thể ảnh hưởng đến thời gian tồn tại của một tài sản trước khi nó bị hỏng.
Cuối cùng, tỷ lệ hỏng hóc có thể tăng lên trong thời kỳ hao mòn do những thứ như bộ phận cũ và thiếu bảo trì.
Việc hiểu các yếu tố này có thể giúp các nhóm làm việc để kéo dài thời gian sử dụng hữu ích của tài sản bằng cách triển khai các chiến lược cụ thể cho từng giai đoạn dọc theo đường cong bồn tắm.
Phân phối rủi ro và xác suất
Giai đoạn tử vong ở trẻ sơ sinh
Trong phần đầu của đường cong bồn tắm, còn được gọi là "giai đoạn tử vong ở trẻ sơ sinh", các sản phẩm có nhiều khả năng bị lỗi nhất.
Những hỏng hóc trong thời gian này thường do các vấn đề về thiết kế, vật liệu, cách chúng được tạo ra hoặc cách chúng được khởi động.
Ví dụ, một ngôi nhà mới mua có thể có nhiều vấn đề trong vài năm đầu tiên, chẳng hạn như các vết nứt trên tường và cửa, bởi vì vật liệu hoặc công việc không tốt lắm.
Trong giai đoạn này, những người có nguy cơ cao nhất phụ thuộc vào sản phẩm được xem xét.
Những người mua đồ điện tử như điện thoại thông minh hoặc máy tính xách tay khi chúng mới ra mắt rất có thể gặp vấn đề với chúng trong giai đoạn "tử vong ở trẻ sơ sinh".
Mặt khác, các công ty mua thiết bị công nghiệp được sử dụng trong các nhà máy hoặc nhà máy điện khi nó được phát hành lần đầu tiên rất có thể gặp vấn đề với nó trong giai đoạn "tử vong ở trẻ sơ sinh".
Phân phối xác suất
Đường cong bồn tắm thường được biểu diễn bằng phân phối Weibull, đây là một loại phân phối xác suất.
Nó có một tham số hình dạng (được gọi là beta) và một tham số tỷ lệ (eta).
Đường cong bồn tắm là một đồ thị của tỷ lệ hư hỏng theo thời gian và phân phối Weibull có thể được sử dụng để mô tả phân phối các hư hỏng trong cả ba giai đoạn của đường cong.
Người mẫu Weibull
Các chip bán dẫn hiện đại thường tuân theo mô hình Weibull với hệ số beta nằm trong khoảng từ 0,2 đến 0,6 đối với tần suất trẻ sơ sinh chết trước sinh nhật đầu tiên.
Ngược lại với tỷ lệ hỏng hóc là thời gian trung bình giữa các lần hỏng hóc (MTBF), có thể được sử dụng để tìm ra những gì một dòng sản phẩm có khả năng thực hiện.
Chiến lược và ứng dụng
Các chiến lược để giảm lỗi giai đoạn đầu
Đường cong bồn tắm cho thấy khả năng một tài sản sẽ bị hỏng theo thời gian.
Nó có ba giai đoạn riêng biệt: hỏng hóc trong giai đoạn đầu, hỏng hóc ngẫu nhiên và hỏng hóc do hao mòn.
Lỗi ở giai đoạn đầu có thể do lỗi trong thiết kế, trong vật liệu, trong cách tạo ra sản phẩm hoặc trong cách khởi động sản phẩm.
Một số chiến lược có thể được sử dụng để làm cho giai đoạn đầu ít có khả năng thất bại hơn.
Thử nghiệm vòng đời tăng tốc cao (HALT) là một cách để tìm ra lỗi thiết kế trong sản phẩm trước khi chúng gây ra sự cố tại hiện trường.
Điều này được thực hiện bằng cách đưa sản phẩm qua các điều kiện khắc nghiệt.
Sàng lọc căng thẳng cấp tốc cao (HASS) là một phương pháp sàng lọc đưa các sản phẩm vượt qua mức độ căng thẳng cao để tìm ra bất kỳ bộ phận yếu nào trước khi chúng bị hỏng tại hiện trường.
Thiết kế cho Độ tin cậy, hay DFR, là một phương pháp để đảm bảo rằng các sản phẩm được tạo ra có tính đến độ tin cậy ngay từ đầu.
Thiết kế cho Six Sigma, hay DFSS, là phương pháp sử dụng các công cụ thống kê để cải thiện độ tin cậy và chất lượng thiết kế của sản phẩm.
Burn-in là một chiến lược khác liên quan đến việc đặt các sản phẩm qua rất nhiều áp lực trong một thời gian dài để tìm ra bất kỳ bộ phận yếu nào trước khi chúng đột phá trong lĩnh vực này.
Sử dụng Đường cong Bồn tắm để Lập kế hoạch Bảo trì
Đường cong bồn tắm cũng có thể được sử dụng để đưa ra quyết định sáng suốt về việc bảo trì và thay thế thiết bị.
Nếu bạn biết ba giai đoạn của đường cong bồn tắm, bạn có thể thay đổi kế hoạch bảo trì của mình khi bồn tắm cũ đi.
Trong giai đoạn tử vong ở trẻ sơ sinh, điều quan trọng là phải thực hiện bảo trì phòng ngừa để tìm và khắc phục mọi lỗi sản xuất hoặc lỗi lắp đặt có thể dẫn đến hỏng hóc sớm.
Trong quá trình sử dụng bình thường của một thiết bị, điều quan trọng là phải bảo trì thường xuyên để giữ cho thiết bị ở tình trạng tốt.
Trong thời gian thiết bị đã cũ nát, có thể thay thế nó sẽ rẻ hơn là tiếp tục sửa chữa.
Bằng cách xem xét cách thức thiết bị bị hỏng trong quá khứ, bạn có thể tìm ra vị trí của từng thiết bị rơi vào "đường cong bồn tắm" và thay đổi kế hoạch bảo trì của bạn cho phù hợp.
Ví dụ: nếu bạn nhận thấy rằng một loại thiết bị nào đó có xu hướng bị hỏng khi cũ đi, bạn có thể muốn thay thế thiết bị đó trước khi nó bị hỏng hoặc kiểm tra thiết bị đó thường xuyên hơn trong thời gian này.
Bằng cách sử dụng đường cong bồn tắm làm hướng dẫn lập kế hoạch bảo trì, bạn có thể kéo dài thời gian sử dụng hữu ích của tài sản đồng thời giảm thời gian không sử dụng và chi phí sửa chữa.
Các ứng dụng của đường cong bồn tắm
Đường cong bồn tắm thường được sử dụng trong các nhà máy để giúp bảo trì dễ dàng hơn hoặc để sản xuất diễn ra nhanh chóng và đáng tin cậy.
Nó cũng có thể được sử dụng để giúp hiểu lý do tại sao xảy ra lỗi trên một số nội dung nhất định và cách dự đoán cũng như ngăn chặn chúng.
Đường cong bồn tắm có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm hàng không, ô tô, điện tử, thiết bị y tế, dầu khí, sản xuất điện, vận tải, v.v.
Ví dụ, trong ngành hàng không, nó có thể được sử dụng để dự đoán khi nào các bộ phận của máy bay sẽ hỏng hóc để có thể thay thế chúng trước khi chúng gây ra tai nạn.
Trong thiết bị y tế, nó có thể được sử dụng để dự đoán khi nào thiết bị sẽ bị hỏng để có thể thay thế thiết bị đó trước khi gây tổn thương cho bệnh nhân.
Nó có thể được sử dụng để dự đoán khi nào các tua-bin sẽ bị hỏng trong các nhà máy điện để có thể sửa chữa chúng trước khi chúng gây ra sự cố mất điện.
Tóm lại, đường cong bồn tắm là một biểu đồ cho thấy tần suất một tài sản thất bại theo thời gian.
Nó được sử dụng trong kỹ thuật độ tin cậy và mô hình hóa cách mọi thứ bị hỏng theo thời gian.
Có ba phần của đường cong bồn tắm: tỷ lệ tử vong ở trẻ sơ sinh, thời gian sử dụng hữu ích và hao mòn.
Lỗi ở giai đoạn đầu có thể ít xảy ra hơn nếu bạn sử dụng các chiến lược như HALT, HASS, DFR, DFSS và burn-in.
Bằng cách sử dụng đường cong bồn tắm làm hướng dẫn lập kế hoạch bảo trì, thời gian sử dụng hữu ích của tài sản có thể được kéo dài trong khi thời gian ngừng hoạt động và chi phí sửa chữa được giữ ở mức tối thiểu.
Đường cong bồn tắm thường được sử dụng trong nhiều lĩnh vực để giúp bảo trì dễ dàng hơn hoặc bắt đầu sản xuất nhanh chóng và đáng tin cậy.
Mô hình hóa và phân tích
Tốc độ mà hệ thống phần mềm bị hỏng theo thời gian tuân theo cùng một mô hình với tài sản vật chất.
Điều này cho phép chủ sở hữu hệ thống phần mềm hiểu được vòng đời hoạt động của chúng và lập kế hoạch khi nào cần thay thế chúng.
Văn bản này sẽ nói về cách đường cong bồn tắm có thể được sử dụng trong công nghệ phần mềm để lập mô hình và phân tích mọi thứ.
Mô hình độ tin cậy của phần mềm
Các mô hình độ tin cậy của phần mềm có thể được các kỹ sư độ tin cậy sử dụng để lập mô hình và nghiên cứu "đường cong bồn tắm".
Các mô hình này có thể được sử dụng để dự đoán tần suất các hệ thống phần mềm sẽ gặp lỗi và để cải thiện cách thức tạo ra phần mềm.
Một số mô hình độ tin cậy của phần mềm có thể được sử dụng để lập mô hình đường cong bồn tắm là mô hình Jelinski-Moranda (JM), mô hình Musa-Okumoto (MO) và mô hình Goel-Okumoto (GO).
Hầu hết thời gian, các mô hình này xem xét tần suất hệ thống bị lỗi theo thời gian, cũng như các yếu tố khác như độ phức tạp của phần mềm, chất lượng mã và phạm vi thử nghiệm.
Bằng cách xem xét dữ liệu lỗi và sử dụng mô hình độ tin cậy của phần mềm phù hợp, các kỹ sư phần mềm có thể tìm ra khả năng một thứ gì đó sẽ bị hỏng và lập kế hoạch bảo trì, thử nghiệm và thay thế.
Kiểm soát quy trình thống kê
Các kỹ sư phần mềm cũng có thể theo dõi xem các hệ thống phần mềm hoạt động tốt như thế nào theo thời gian bằng cách sử dụng các kỹ thuật kiểm soát quy trình thống kê (SPC).
Các kỹ thuật SPC có thể được sử dụng để tìm những thay đổi trong cách thức hoạt động của phần mềm, tìm ra nguyên nhân gây ra lỗi và khắc phục sự cố trước khi chúng xảy ra.
Tóm lại, các kỹ sư phần mềm có thể lập mô hình và phân tích đường cong bồn tắm bằng cách sử dụng các mô hình độ tin cậy của phần mềm và các kỹ thuật kiểm soát quy trình thống kê.
Những công cụ này có thể giúp dự đoán tỷ lệ lỗi, cải thiện cách tạo phần mềm và giúp hệ thống phần mềm tồn tại lâu hơn.
Bằng cách sử dụng các phương pháp này, các kỹ sư phần mềm có thể giảm rủi ro lỗi phần mềm và duy trì độ tin cậy của hệ thống.
Giải thích về đường cong bồn tắm (Đường cong đáng tin cậy)
Mẹo: Bật nút phụ đề nếu bạn cần. Chọn “dịch tự động” trong nút cài đặt, nếu bạn không quen với ngôn ngữ nói. Bạn có thể cần nhấp vào ngôn ngữ của video trước khi ngôn ngữ yêu thích của bạn có sẵn để dịch.
Phần kết luận
Khi chúng ta kết thúc cuộc thảo luận về đường cong bồn tắm, rõ ràng ý tưởng này là một công cụ quan trọng cho bất kỳ kỹ sư hoặc sinh viên kỹ thuật nào muốn thiết kế, chế tạo và bảo trì thiết bị hoạt động tốt nhất có thể.
Khi biết ba giai đoạn của đường cong bồn tắm và các yếu tố phổ biến ảnh hưởng đến từng giai đoạn, bạn có thể đưa ra quyết định thông minh về bảo trì, thay thế và quản lý rủi ro tổng thể.
Nhưng trước khi bạn rời khỏi bài viết này, tôi muốn thách thức bạn nghĩ về đường cong bồn tắm theo những cách khác với cách nó có thể được sử dụng trong cuộc sống thực.
Đường cong này có thể cho chúng ta biết điều gì về cách mọi thứ hoạt động và tại sao chúng thất bại? Chúng ta có thể học được gì về thực tế là sự phân rã và suy tàn sẽ luôn xảy ra?
Đây là những câu hỏi sâu sắc và quan trọng vượt ra ngoài cách sử dụng đường cong bồn tắm trong kỹ thuật.
Nhưng bằng cách nghĩ về chúng, chúng ta có thể hiểu rõ hơn tầm quan trọng của kỹ thuật độ tin cậy trong thế giới ngày nay.
Vì vậy, khi bạn tiến lên trong sự nghiệp kỹ sư của mình, hãy nhớ đến đường cong bồn tắm, không chỉ là một công cụ để đảm bảo độ tin cậy mà còn là một biểu tượng về cách mọi người chiến đấu chống lại các thế lực suy tàn và suy tàn.
Và tôi hy vọng rằng việc biết điều này sẽ truyền cảm hứng cho bạn để tạo ra thiết bị bền bỉ, ngay cả khi thời gian làm nó hao mòn.
Liên kết và tài liệu tham khảo
Mô hình dự báo tỷ lệ hỏng hóc động cho các bộ phận dịch vụ dựa trên đường cong bồn tắm (BTC)
Chia sẻ…
