books reliability engineering design

تصميم هندسة الوثوقية هي عملية توقع أو فهم وثوقية مكون أو نظام قبل تنفيذه. هناك نوعان من التحاليل التي تستخدم في الغالب لنمذجة سلوك التوافر الكامل للنظام (بما في ذلك الآثار الناجمة عن مسائل اللوجيستيات مثل توفير قطع الغيار والنقل والقوى العاملة). على مستوى المكونات، يمكن استخدام نفس أنواع التحليلات مع الآخرين. يمكن أن تأتي مدخلات النماذج من مصادر عديدة بما في ذلك الاختبار ؛ خبرة عملية سابقة بيانات خاطئه؛ فضلا عن كتيبات البيانات من الصناعات المماثلة أو ذات الصلة. بغض النظر عن المصدر، يجب استخدام جميع بيانات المدخلات النموذجية بحذر شديد، لأن التنبؤات تكون صالحة فقط في الحالات التي يتم فيها استخدام نفس المنتج في نفس السياق. على هذا النحو، غالباً ما تستخدم التنبؤات فقط للمساعدة في مقارنة البدائل.

بالنسبة للتنبؤات على مستوى الجزء، هناك مجالان منفصلان للتحقيق شائعان:

يستخدم فيزياء نهج الفشل فهم لآليات الفشل المادية المعنية، مثل انتشار الشقوق الميكانيكية أو تدهور أو فشل التآكل الكيميائي

يُعد نهج نمذجة ضغط األجزاء طريقة تجريبية للتنبؤ تستند إلى حساب عدد ونوع مكونات النظام والضغط الذي يتعرض له أثناء التشغيل.

تعتبر وثوقية البرامج مجالًا أكثر تحديًا ويجب أخذها في الاعتبار عندما يوفر رمز الكمبيوتر مكونًا كبيرًا من وظائف النظام.

نظرية الوثوقية

تُعرّف الوثوقية على أنها احتمال أن يقوم الجهاز بأداء وظيفته المقصودة خلال فترة زمنية محددة وفقًا للشروط المحددة. رياضياً، قد يتم التعبير عن ذلك

هناك بعض العناصر الأساسية لهذا التعريف:

تعتمد الوثوقية على "الوظيفة المقصودة:" بشكل عام، يتم أخذ هذا للإشارة إلى التشغيل بدون فشل. ومع ذلك، حتى في حالة عدم فشل أي جزء فردي من النظام، ولكن النظام ككل لا يقوم بما هو مقصود، فإنه لا يزال يتم فرضه على وثوقية النظام. مواصفات متطلبات النظام هي المعيار الذي يتم قياس مدى موثوقيته

تنطبق الوثوقية على فترة زمنية محددة. من الناحية العملية، هذا يعني أن النظام لديه فرصة محددة أنه سيعمل بدون فشل قبل الوقت. تضمن هندسة الوثوقية أن المكونات والمواد ستفي بالمتطلبات خلال الوقت المحدد. لاحظ أنه قد يتم أحيانًا استخدام وحدات غير الوقت (مثل "مهمة" أو "دورات تشغيل")

تقتصر الاعتمادية على التشغيل تحت ظروف محددة (أو محددة بشكل واضح). هذا القيد ضروري لأنه من المستحيل تصميم نظام لظروف غير محدودة. سيحظى المريخ روفر بشروط محددة مختلفة عن السيارة العائلية. يجب معالجة بيئة التشغيل أثناء التصميم والاختبار. قد تكون هناك حاجة إلى نفس المسبار للعمل في ظروف مختلفة تتطلب مزيدًا من التدقيق

معلمات وثوقية النظام — نظرية

يتم تحديد المتطلبات الكمية باستخدام معايير الوثوقية. معلمة الوثوقية الأكثر شيوعًا هي متوسط وقت الفشل (MTTF)، والذي يمكن أيضًا تحديده كمعدل فشل (يتم التعبير عنه على أنه تردد أو دالة كثافة احتمال شرطية (PDF)) أو عدد مرات الفشل خلال فترة معينة. قد تكون هذه المعلمات مفيدة لمستويات النظام الأعلى والأنظمة التي يتم تشغيلها بشكل متكرر (أي المركبات والآلات والمعدات الإلكترونية.).

في حالات أخرى، يتم تحديد الاعتمادية كاحتمال نجاح المهمة. على سبيل المثال، يمكن تحديد وثوقية رحلة طيران مجدولة باعتبارها احتمالية بلا أبعاد أو نسبة مئوية، كما هو معتاد في هندسة أمان النظام.

حالة خاصة من نجاح المهمة هي جهاز أو نظام واحد بالرصاص. هذه هي أجهزة أو أنظمة تظل ساكنة نسبياً وتعمل مرة واحدة فقط. وتشمل أمثلة ذلك، وسائد هوائية للسيارات وبطاريات حرارية وصواريخ. يتم تحديد وثوقية اللقطة الواحدة كاحتمال نجاح لمرة واحدة أو يتم تضمينها في معلمة ذات صلة. يمكن تحديد وثوقية القذائف أحادية الطلقة كمتطلب لاحتمال الضربة.

بالنسبة للأنظمة القابلة للإصلاح، يتم الحصول عليها من معدل الفشل والوقت المعتاد للإصلاح وفاصل الاختبار. قد لا يكون هذا الإجراء فريدًا بالنسبة إلى نظام معين لأن هذا الإجراء يعتمد على نوع الطلب. بالإضافة إلى متطلبات مستوى النظام، يمكن تحديد متطلبات الوثوقية للأنظمة الفرعية الهامة. في معظم الحالات، يتم تحديد معلمات الوثوقية مع فترات الثقة الإحصائية المناسبة.