كتب reliability engineering prediction and optimization

تنبؤ هندسة الوثوقية تشمل:

خلق نموذج الوثوقية المناسب

تقدير (وتصليح) المعلومات المدخلة إلى هذا النموذج (على سبيل المثال معدلات الفشل في وضع فشل معين أو الحدث والوقت يعني لإصلاح النظام لفشل معين)

تقدير معلمات وثوقية المخرجات على مستوى النظام أو المستوى (أي توفر النظام أو تواتر عطل وظيفي معين) قد ينطوي على وجود حد للوثوقية القابلة للتحقيق، ومع ذلك، لا يوجد حد ملازم وتطوير وثوقية أعلى لا تحتاج إلى أن تكون أكثر تكلفة. بالإضافة إلى ذلك، فإنهم يجادلون بأن التنبؤ بالاعتمادية من البيانات التاريخية يمكن أن يكون مضللاً للغاية، مع المقارنات صالحة فقط للتصاميم متطابقة، والمنتجات، وعمليات التصنيع، والصيانة مع متطابقة تحميل الاحمال وبيئات الاستخدام. حتى التغييرات الطفيفة في أي من هذه يمكن أن يكون لها صلاحيات رئيسية على الوثوقية. وعلاوة على ذلك، فإن أكثر البنود التي لا يمكن الاعتماد عليها والأكثر أهمية (أي المرشحات الأكثر إثارة للاهتمام لإجراء تحقيقات بشأن الوثوقية) من الأرجح أن يتم تعديلها وإعادة تصميمها منذ جمع البيانات التاريخية، مما يجعل الطرق الإحصائية القياسية (إعادة النشاط أو الاستباقية) و العمليات المستخدمة مثلا الصناعات الطبية أو التأمين أقل فعالية.

بالنسبة للأنظمة الحالية، يمكن القول إن أي محاولة من قبل برنامج مسؤول لتصحيح السبب الجذري للفشل المكتشف يمكن يجعل تقدير متوسط الوقت بين الفشل الأولي باطلاً، حيث يجب إجراء افتراضات جديدة (تخضع لمستويات خطأ عالية) لتأثير هذا التصحيح.

ومن المسائل العملية الأخرى عدم توفر بيانات تفصيلية بشكل عام، مع توفر تلك البيانات في كثير من الأحيان تصفية غير متناسقة لبيانات الفشل (ردود الفعل)، وتجاهل الأخطاء الإحصائية (عالية للغاية بالنسبة للأحداث النادرة مثل حالات الفشل المتعلقة بالاعتمادية). يجب أن تكون هناك مبادئ توجيهية واضحة للغاية لحساب ومقارنة الفشل المتعلق بنوع مختلف من الأسباب الجذرية (مثل حالات التصنيع أو الصيانة أو النقل أو فشل النظام أو فشل التصميم المتأصل). قد تؤدي مقارنة أنواع مختلفة من الأسباب إلى تقديرات غير صحيحة وقرارات تجارية غير صحيحة بشأن تركيز التحسين.

قد يكون إجراء التنبؤ الموثوقي الكمي المناسب للأنظمة أمرًا صعبًا ومكلفًا جدًا إذا تم إجراؤه عن طريق الاختبار. على المستوى الجزئي الفردي، يمكن الحصول على نتائج الوثوقية في كثير من الأحيان مع ثقة عالية نسبيا، حيث أن اختبار العديد من أجزاء العينة قد يكون ممكنًا باستخدام ميزانية الاختبار المتاحة. ومع ذلك، للأسف، قد تفتقر هذه الاختبارات إلى صلاحية على مستوى النظام بسبب الافتراضات التي يتم إجراؤها عند الاختبار على مستوى جزئي. أكد هؤلاء المؤلفون على أهمية الاختبارات الأولية على مستوى الجزء أو النظام حتى الفشل، والتعلم من مثل هذه الإخفاقات في تحسين النظام أو الجزء..

تصميم لهندسة الوثوقية

تصميم لهندسة الوثوقية هي عملية تشمل الأدوات والإجراءات لضمان أن المنتج يلبي متطلبات الوثوقية، في ظل بيئة الاستخدام الخاصة به، طوال مدة عمره. يتم تنفيذه في مرحلة التصميم للمنتج بشكل استباقي تحسين وثوقية المنتج. وغالبًا ما يتم استخدامه كجزء من استراتيجية التصميم الشامل للتميز.

النهج القائم على إحصاءات

يبدأ تصميم الوثوقية بتطوير نموذج (نظام). تستخدم نماذج الوثوقية والتوافر الرسومات التوضيحية المجمعة وتحليل الشجرة لتوفير وسيلة رسومية لتقييم العلاقات بين الأجزاء المختلفة من النظام. قد تتضمن هذه النماذج توقعات تستند إلى معدلات الفشل المأخوذة من البيانات التاريخية. في حين أن تنبؤات (بيانات المدخلات) غالبًا ما تكون غير دقيقة بالمعنى المطلق، إلا أنها مفيدة لتقييم الاختلافات النسبية في بدائل التصميم. يمكن أيضًا استخدام معلمات إمكانية الصيانة، على سبيل المثال، متوسط وقت الإصلاح، كمدخلات لهذه النماذج.

يجب تحديد وتحليل أهم أسباب البدء الأساسية وآليات الإخفاق باستخدام الأدوات الهندسية. يجب توفير مجموعة متنوعة من الإرشادات العملية فيما يتعلق بالأداء والوثوقية للمصممين حتى يتمكنوا من إنتاج تصاميم ومنتجات منخفضة المقاومة تحمي أو تحمي من التلف والتلف المفرط. قد تكون هناك حاجة إلى التحقق السليم من أحمال الإدخال (المتطلبات)، بالإضافة إلى التحقق من "الأداء" الوثوقية عن طريق الاختبار.

واحدة من أهم تقنيات التصميم هو التكرار. هذا يعني أنه في حالة فشل أحد أجزاء النظام، يكون هناك مسار نجاح بديل، مثل نظام النسخ الاحتياط. ويرجع السبب في أن هذا هو اختيار التصميم النهائي إلى حقيقة أن دليل وثوقية الثقة العالية للأجزاء أو الأنظمة الجديدة لا يتوفر في كثير من الأحيان، أو هو مكلف للغاية للحصول عليه. من خلال الجمع بين التكرار، جنبا إلى جنب مع مستوى عال من رصد الفشل، وتجنب فشل الأسباب الشائعة ؛ حتى يمكن الاعتماد على نظام ذي وثوقية واحدة (جزئي) أحادي القناة نسبياً، يمكن الاعتماد عليه بدرجة عالية على مستوى النظام (حتى الوثوقية الحرجة للبعثات) . لا داعي لاختبار الوثوقية لهذا الغرض. بالاقتران مع التكرار، فإن استخدام التصاميم أو عمليات التصنيع غير المتشابهة (على سبيل المثال عبر موردين مختلفين من الأجزاء المماثلة) للقنوات الفردية المستقلة، يمكن أن يوفر حساسية أقل لقضايا الجودة (مثل فشل الطفولة المبكرة في مورد واحد)، مما يسمح بتحقيق مستويات عالية جدًا من الوثوقية في جميع لحظات دورة التطوير (من الحياة المبكرة إلى المدى الطويل) . يمكن تطبيق التكرار أيضًا في هندسة الأنظمة من خلال التحقق من المتطلبات والبيانات والتصاميم والحسابات والبرامج والاختبارات للتغلب على الفشل النظامي. وهناك طريقة أخرى فعالة للتعامل مع قضايا الوثوقية تتمثل في إجراء تحليل يتوقع حدوث تدهور، مما يتيح الوقاية من أحداث / أعطال التوقف غير المجدولة. يمكن استخدام برامج (صيانة مركزية الوثوقية) لهذا الغرض.

فيزياء النهج القائم على الفشل

بالنسبة للتجمعات الإلكترونية، كان هناك تحول متزايد نحو نهج مختلف يسمى فيزياء الفشل. تعتمد هذه التقنية على فهم آليات الفشل الثابتة والديناميكية. وهي تفسر التباين في الحمل والقوة والجهد الذي يؤدي إلى الفشل مع مستوى عالٍ من التفصيل، مع إمكانية استخدام برامج برمجية طريقة حديثة للعناصر المحدودة (FEM) التي يمكنها التعامل مع الهندسة والآليات المعقدة مثل الزحف والاسترخاء الإجهاد.، التعب، والتصميم الاحتمالي (مونت كارلو طرق / وزارة الطاقة). يمكن إعادة تصميم المادة أو المكون لتقليل احتمال الفشل ولجعله أكثر قوة ضد مثل هذه الاختلافات. ومن أساليب التصميم الشائعة الأخرى تحديد المكونات: أي اختيار المكونات التي تتجاوز مواصفاتها بشكل كبير مستويات الإجهاد المتوقعة، مثل استخدام الأسلاك الكهربائية ذات المقياس الأثقل مما يمكن تحديده عادة للتيار الكهربائي المتوقع.

الأدوات والتقنيات الشائعة

العديد من المهام والتقنيات والتحليلات المستخدمة في هندسة الوثوقية محددة لصناعات وتطبيقات معينة، ولكن يمكن أن تشمل عادةً:

فيزياء الفشل

اختبار ذاتي مدمج (تحليل قابلية الاختبار)

حالة الفشل وتحليل التاثيرات

تحليل مخاطر الاعتمادية

تحليل كتلة وثوقية الرسم البياني

تحليل كتلة الرسم البياني للاعتمادية الديناميكية

تحليل شجرة الصدع

تحليل السبب الجذري

الهندسة الإحصائية، تصميم التجارب

تحليل الدائرة التسلل

اختبار معجل

تحليل نمو الاعتمادية (اعتمادية نشطة)

تحليل Weibull (لاختبار أو اعتمادية "إعادة النشاط" بشكل أساسي)

التحليل الحراري عن طريق تحليل العناصر المحددة و / أو القياس

تحليل الإجهاد المستحث بالحرارة والصدمة والاهتزاز بواسطة FEA و / أو القياس

التحليل الكهرومغناطيسي

تجنب نقطة واحدة للفشل (SPOF)

التحليل الوظيفي وتحليل الفشل الوظيفي

الصيانة التنبؤية والوقائية: تحليل الصيانة التي تركز على الاعتمادية (RCM)

تحليل قابلية الاختبار

تحليل تشخيص الفشل (عادةً ما يتم تضمينه أيضًا في FMEA)

تحليل الأخطاء البشرية

تحليل المخاطر التشغيلية

تحسين الصيانة الوقائية / المخطط (PMO)

الفحص اليدوي

دعم لوجستي متكامل

يتم تقديم نتائج من هذه الأساليب أثناء استعراض تصميم الجزء أو النظام، والخدمات اللوجستية. الوثوقية هي مجرد شرط واحد من بين العديد من أجل جزء أو نظام معقد. تستخدم دراسات المقايضة الهندسية لتحديد التوازن الأمثل بين متطلبات الوثوقية والقيود الأخرى.

أهمية اللغة

يعتمد مهندسون الوثوقية، سواء باستخدام أساليب كمية أو نوعية لوصف فشل أو خطر، على اللغة لتحديد المخاطر وتمكينها من حل المشكلات. يجب أن تساعد اللغة المستخدمة في إنشاء وصف منظم للوظيفة / البند / النظام ومحيطه المعقد من حيث صلته بفشل هذه الوظائف / العناصر / الأنظمة. هندسة الأنظمة تدور حول إيجاد الكلمات الصحيحة لوصف المشكلة (والمخاطر ذات الصلة)، بحيث يمكن حلها بسهولة عن طريق الحلول الهندسية. قال جاك رينج إن وظيفة مهندس الأنظمة هي "لغة المشروع". لفشل جزء / النظام، يجب على مهندسي الاعتمادية التركيز أكثر على "لماذا وكيف"، بدلا من أن التنبؤ "متى". إن فهم "لماذا" حدث فشل (على سبيل المثال بسبب المكونات أو مشاكل التصنيع المحمومة) من المرجح أن يؤدي إلى تحسين التصميمات والعمليات المستخدمة من قياس "متى" من المرجح أن يحدث فشل. للقيام بذلك، يجب أولاً تصنيف مخاطر الاعتمادية المتعلقة بالجزء / النظام وترتيبها (على أساس نوع من المنطق الكمي والكيفي إن أمكن) للسماح بتقييم فعال وفوري. يتم ذلك جزئيا في لغة نقية ومنطق الافتراض، ولكن أيضا على أساس الخبرة مع العناصر المماثلة. يمكن على سبيل المثال مشاهدة هذا في وصف الأحداث في تحليل شجرة الأخطاء والأخطار (التتبع). من هذا المنطلق، تلعب اللغة والقواعد السليمة (جزء من التحليل النوعي) دورًا مهمًا في هندسة الوثوقية، تمامًا كما تفعل في هندسة الأمان أو بشكل عام في هندسة الأنظمة.

يمكن أن يكون الاستخدام الصحيح للغة أيضًا مفتاحًا لتحديد أو تقليل مخاطر الأخطاء البشرية، والتي غالبًا ما تكون السبب الرئيسي للعديد من حالات الفشل. يمكن أن يتضمن ذلك تعليمات مناسبة في أدلة الصيانة، وكتيبات التشغيل، وإجراءات الطوارئ، وغيرها من الأخطاء البشرية المنتظمة التي قد تؤدي إلى فشل النظام. يجب أن يتم كتابتها بواسطة مؤلفين فنيين مدربين أو ذوي خبرة باستخدام ما يسمى الإنجليزية المبسطة أو الإنجليزية التقنية المبسطة، حيث يتم اختيار الكلمات والهيكل على وجه التحديد ويتم إنشاؤها بهدف الحد من الغموض أو خطر الارتباك (على سبيل المثال "استبدال الجزء القديم" يمكن أن يكون غامضًا الرجوع إلى مبادلة جزء مهترئ بجزء غير مهترئ، أو استبدال جزء بواحد باستخدام تصميم أكثر حداثة وأمل تحسينه).