Методы проектирования надежности

Инженерное дело - довольно широкое понятие, оно присутствует повсюду, и есть даже много студентов и ученых степеней, где инженерное дело, даже экологическое, которое является одним из новейших.

Нам нужны изобретательность и креативность людей, чтобы продолжать создавать инновационные продукты и технологии.

Термин «проектирование надежности» относится к техническим инструментам и методам, которые вместе помогают определить, что компонент, система или продукт работает безопасно, обеспечивая надлежащее качество в оптимальных условиях и в течение определенного времени, а теперь ориентированных на организациям во всем мире необходимо определить другие термины, которые помогут нам вместе определить оптимальные решения, в которых каждый элемент выполняет свою работу в ожидаемое время, не совершая сбоев или ошибок, для достижения большей, чем эффективность и результативность, величия.

Это станет возможным с использованием необходимых методологий для измерения и прогнозирования объема систем или компонентов организации, начиная от профилактического обслуживания и заканчивая техническим обслуживанием, чтобы разработка мероприятий была эффективной и действенной за счет четкой и точной коммуникации и взаимодействия между участниками., ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ

Проектирование надежности концентрируется на процессах устранения неисправностей с помощью различных аналитических инструментов, которые позволяют улучшать процессы, действия, ресурсы, конструкции - и другие - в рамках тактики корректирующего, превентивного и прогнозирующего обслуживания. Основная цель - повысить надежность активов, а значит, и их доступность, если улучшения основаны на прибыльности бизнеса (SPM, 2016).

Термин надежность описывается (Real Academia Española, 2014) как вероятность хорошего функционирования чего-либо. Следовательно, в расширении его значения надежность определяется как вероятность того, что товар или процесс будут функционировать должным образом в течение определенного периода в определенных условиях эксплуатации, например, в условиях давления, температуры, трения, скорости, напряжения или уровня вибрации., среди прочего. В настоящее время большинство товаров и услуг приобретаются и продаются до тех пор, пока не достигнут своих получателей, через так называемую производственную систему1, которая варьируется от одной организации к другой, как из-за их размера, так и из-за количества людей, которые в них работают. а также стоимость помещений и оборудования, используемых для этой цели.

Как только цели надежности определены. Проблемы выявляются на этих ранних этапах и исправляются до начала массового производства. Ключевым моментом является добавление измерения времени, пока продукты подвержены риску сбоя, это требует тестирования в реальных условиях и моделирования реального использования потребителем.

Для любой компании, как правило, очень важно знать, как ведет себя ее продукт в полевых условиях, когда клиент эффективно его использует. Однако это рискованно и может нанести ущерб имиджу компании и ее продукции. Многие характеристики, которые вы хотите оценить в полевых условиях, могут быть воспроизведены в лаборатории с помощью циклов испытаний или экстремальных условий окружающей среды, аналогичных тем, которым будет подвергаться продукт. Эти типы испытаний известны как ускоренные испытания на долговечность, при которых продукт готовится к испытаниям и его поведение наблюдается до тех пор, пока он не выйдет из строя.

АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

Анализ надежности человека (HRA) - это метод, используемый для систематической идентификации, анализа, количественной оценки и документирования возможных видов сбоев, связанных с человеческим фактором, в рамках проекта, а также влияния сбоев на общую надежность активов. Анализ поведения и потребностей людей является одним из самых противоречивых в науке; Неудивительно, что существует множество конкурирующих подходов к управлению и типизации человеческих проблем. Наиболее широко используемая количественная методика HRA - это «Техника прогнозирования частоты ошибок человека» (THERP), созданная в Sandia National Laboratories.

THERP определяется как «Методология прогнозирования частоты человеческих ошибок и оценки вероятной деградации системы человек-машина из-за личных ошибок, связанных с командной работой, с различными операционными процессами и практиками, а также с технические и человеческие характеристики других систем, влияющие на поведение актива ».

Пять этапов циклического процесса, необходимого для применения модели THERP:

1. Определите отказы оборудования. Определите действия человека и задачи, связанные с каждым отказом оборудования. Определите связанные вероятности человеческой ошибки. Рассчитайте влияние человеческих ошибок на надежность оборудования., если необходимо.

Все люди в большей или меньшей степени подвержены ошибкам. Процессы обучения, подготовки и обучения техническим навыкам направлены на минимизацию рисков человеческих ошибок, и это составляет одну из основных целей Human Reliability. При рассмотрении взаимодействия между людьми и производственными системами человеческие ошибки можно разделить на четыре категории:

• Антропометрические факторы: они связаны с размером и физическим сопротивлением оператора, который собирается выполнять задачу, когда он физически не может приспособиться к условиям системы или оборудования; Эти ошибки не являются причиной проблемы, в большинстве случаев они являются следствием сбоя системы, который требует модификации или перепроектирования. Физиологические факторы:Они относятся к стрессам окружающей среды, которые влияют на работоспособность человека, поскольку вызывают утомление. Чтобы уменьшить их, необходимо внести изменения в организационный климат или в выполняемые процессы. Психологические факторы. Они относятся к внутренним аспектам, коренящимся в психической природе человека. Они могут вызывать умышленные или непреднамеренные ошибки и в большинстве случаев требуют специального лечения. Сенсорные факторы: они связаны с навыками, с которыми люди используют свои чувства, чтобы видеть, что происходит в их среде. Они связаны с такими аспектами, как хорошая видимость или уровень шума, которые требуют корректирующих действий для их уменьшения.

Основными типами ошибок, которые рассматриваются в производственных процессах, являются: проскальзывание из-за невнимательности, упущения из-за забывчивости, обман как неправильный ответ или неточное применение правила, и обычное умышленное нарушение или диверсия. Последняя группа ошибок - это ошибки, которые совершаются по незнанию.

ВЕРОЯТНОСТЬ И АНАЛИЗ ОТКАЗОВ

наиболее широко используемый показатель надежности известен как коэффициент отказов продукта, который вычисляет процент отказов по отношению к общему количеству проверенных продуктов, IF (%), или количеству отказов в течение заданного периода времени., ЕСЛИ (п).

ЕСЛИ (%) = (Количество отказов / Количество протестированных блоков) x 100

IF = количество отказов / количество единиц, произведенных за единицу времени работы. Следует отметить, что во многих случаях отказы оборудования происходят в первые моменты его полезного использования, это явление называется ранней смертностью. Однако эти сбои обычно происходят из-за неправильного использования оборудования. Поэтому, чтобы избежать высокого индекса этого показателя, многие компании-производители подвергают свою продукцию длительным испытаниям для выявления проблем до того, как они поступят на рынок.

Согласно концепции, отличной от вероятности, термин надежность определяет вероятность успеха системы, которая обязательно должна зависеть от надежности или успеха ее компонентов. Система может быть либо физическим продуктом с физическими компонентами, либо рабочей процедурой с последовательностью шагов или подопераций, которые должны выполняться правильно, чтобы процедура была успешной. Эти компоненты или этапы могут быть сгруппированы в комбинации с использованием двух основных взаимосвязей: последовательного и параллельного размещения.

В последовательном расположении каждый компонент должен быть успешным, чтобы вся система T была успешной, это выражается как пересечения всех компонентов.

T = A Ո B Ո C = ABC

Если они независимы, вероятность:

P (T) = P (A) P (B) P (C)

Если они не независимы, вы получите:

P (T) = P (A) P (B / A) P (C / AB)

При параллельном расположении вся система преуспевает, если преуспевает любой из ее компонентов. Это выражается как объединение компонентов.

Т = AUBUC = А + В + С

Если они являются взаимоисключающими, это дает нам вероятность:

P (T) = 1 -

Вот пример решения проблемы. Рассмотрим два прототипа двухкаскадного усилителя с резервными компонентами. У Prototype 1 есть резервная копия для полного усилителя, а у Prototype 2 есть резервная копия на каждой стадии. Какой из двух прототипов имеет лучшую надежность, поскольку все компоненты независимы, но идентичны с одинаковой надежностью 0,9?

Лучший метод - записать все возможные траектории успеха системы. В случае прототипа 1 возможны две траектории: AB или CD. Если записать в виде выражения, успех системы равен T = AB + CD.

Выраженное как вероятность, выражение можно записать как:

P (T) = P (AB) + P (CD) - P (AB) P (CD) замена будет выглядеть так:

P (AB) = P (A) P (B) = 0,9 * 0,9 = 0,81 = P (CD)

Общая надежность системы составляет:

P (T) = 0,81 + 0,81 - 0,81 * 0,81 = 0,964.

В случае с прототипом 2 возможны четыре траектории: AB или AD, CB или CD. Написанная как расширение, успех системы: T = AB + AD + CB + CD.

Его можно упростить как T = (A + C) (B + D)

Следовательно, Prototype 2 - лучший усилитель с более высокой надежностью системы.

МЕТОДЫ РАЗРАБОТКИ НАДЕЖНОСТИ

Фазы проектирования надежности:

Планирование: Планирование с упором на техническое обслуживание относится к процессу, с помощью которого все элементы, необходимые для выполнения задачи, определяются и подготавливаются перед началом работы. Процесс планирования включает в себя все функции, связанные с подготовкой методов обнаружения неисправностей, присутствующих в процессе, и наилучшего способа их предотвращения или устранения.

Программирование: в том же контексте программирование позволяет нам организовать и определить, какие инструменты, методы или приемы будут реализованы для организации работы, которая была поднята на этапе планирования.

Выполнение: на этом этапе будут применяться методы, приемы или инструменты для выполнения запланированной работы, что позволит исправить, уменьшить или устранить отказы в процессах организации.

Надежность как методология анализа должна поддерживаться рядом инструментов, которые позволяют систематически оценивать поведение, чтобы определять уровень работы, величину риска и другие действия по снижению риска, которые требуются для обеспечения его целостности. и непрерывность работы.

МЕТОДЫ НАДЕЖНОСТИ

1. Ускоренные испытания: это оценка, проводимая в более быстрых жизненных циклах, где это применимо, и с высокими эксплуатационными и экологическими нагрузками, превышающими нормальные. Есть такие модели, как Аррениус, Айринг, HALT.

1. Бенчмаркинг: это процесс улучшения производительности продуктов и процессов, выявления, понимания и адаптации лучших практик, процессов и характеристик, а также производительности продуктов и процессов мирового класса на постоянной основе. Бенчмаркинг сравнивает продукты, процессы или услуги и может быть внутренним или внешним.

1. Анализ деградации : деградация - это свойство процесса или продукта, которое со временем теряет свое проектное качество или характеристики надежности под воздействием нагрузки.

1. Дизайн для производства и сборки (DFMA): это междисциплинарная методология, которая обеспечивает метод анализа предлагаемой конструкции с точки зрения сборки и производства.

1. Планирование экспериментов (DOE): используется для предоставления структурированного статистического метода планирования и выполнения тестов. Он основан на систематическом изменении параметров для определения влияния этих параметров на результат.

1. Анализ дизайна: это дисциплинированная и междисциплинарная оценка, проводимая группой экспертов для поиска и устранения недостатков или препятствий, которые могут повлиять на запуск проекта, с проверкой в ​​конце каждого основного мероприятия плана проекта. Обзоры могут быть формальными и неформальными.

1. Раннее выявление проблем: это метод, который применяет статистические методы к полевым данным для скорейшего обнаружения проблем продукта и процесса.

1. Защита от ошибок (POKA YOKE): это практика проектирования продуктов или процессов таким образом, чтобы минимизировать или предотвратить вероятность человеческих или механических ошибок.

Относится к:

• Предотвращение неправильного изготовления или сборки продуктов. Разработайте производственный процесс, чтобы избежать чрезмерной сборки деталей. Программное обеспечение для разработки, которое не позволяет вводить данные в неправильные поля.

1. Анализ видов и последствий отказов (FMEA): это систематическая группа действий, направленных на распознавание и оценку потенциальных отказов продукта или процесса и последствий этого отказа, определение действий, которые могут устранить или уменьшить вероятность отказа. не удается, и задокументируйте весь процесс. (GARCIA, 2014)

1. Система отчетов об отказах, анализа и корректирующих действий (FRACAS): это формальный анализ со стороны руководства и система с обратной связью, которая фокусируется на разрешении инцидентов f. Междисциплинарная группа анализирует, определяет причину отказа и инициирует действия корректирующие, группирующие отдельные инциденты для эффективного сосредоточения ресурсов. FRACAS гарантирует, что все виды отказов, возникающие в продукте в процессе его разработки с момента запуска, документируются, отслеживаются и при необходимости исправляются.

1. Анализ методом конечных элементов (FEA): Анализ методом конечных элементов (FEA) - это математическая модель для прогнозирования напряжения или термической реакции конструкции на нагрузку или термическое воздействие. Ее также можно использовать для моделирования жидкости. Структура разбита на очень маленькие элементы, анализируя их взаимодействие. Суммируется поведение отдельных элементов и прогнозируется реакция всей конструкции в зависимости от распределения напряжения, температуры или потока.

1. Функциональные блок-схемы (FBD): представляют собой графические средства для сокращения сложных систем на более мелкие части понятных элементов с целью выполнения анализа (FMEA / FMECA / надежность и т. Д.), Также называемые «BOundary Diagrams»

1. Анализ данных срока службы: служит аналитической системой отсчета для определения вероятности отказа продуктов в течение их жизненного цикла и оценки соответствия в соответствии с заданными входными требованиями Анализ данных срока службы характеризует распределения вероятностей отказа. компонента, подсистемы или продукта, чтобы оценить его соответствие характеристик надежности установленным требованиям.

1. Диаграммы параметров: они служат средством сведения сложных систем к понятным элементам с целью выявления внутренних и внешних влияний на функциональность системы, подсистемы, сборки или компонента.

Диаграммы параметров используются для диагностики проблем, при которых функциональность ухудшена или неприемлема, результаты побуждают повысить надежность.

1. Исследования возможностей процесса: исследования возможностей процесса оценивают способность процесса поддерживать характеристику процесса или характеристики в пределах спецификации.Если процесс способен, есть уверенность в функциональности и надежности продукта.

1. Карта процесса / блок-схема: это графическое представление, позволяющее свести сложные процессы к понятным более мелким элементам, которые облегчают анализ (PFMEA), моделирование и улучшение. C Предоставляет карту выполненных действий и их взаимозависимостей (внутренних / external) для данного продукта, который будет производиться в процессе.

1. Цели надежности: Цели устанавливаются на этапе разработки концепции на основе мнения клиента через QFD, DFSS и историю отказов.

ВЫВОД

Предлагаемая методология диагностики, основанная на оценке риска, объединяет признанные инструменты проектирования надежности на единой платформе, что позволяет:

• Выполняйте комплексную диагностику на основе всей доступной информации об устройстве (исторические данные, данные о состоянии и технические данные). Отслеживайте состояние надежности и риска оборудования, подсистем и систем, чтобы принимать правильные решения в данный момент. Сравните затраты, связанные с действием по техническому обслуживанию, с уровнем снижения риска или повышения производительности, достигнутого в результате указанного действия.

В настоящее время для организаций очень важно подготовить исследование и анализ рисков, которые могут возникнуть, и добиться присутствия при производстве продукта или услуги, и в то же время детально проанализировать сбои, возникающие в цепочке поставок. срока его полезного использования.

Надежность дает клиентам уверенность в своих поставщиках и, в свою очередь, дает поставщикам или производителям довольных клиентов.

Организация, которая отлично внедряет технику надежности, предоставит своим клиентам продукцию высокого качества, которая может быть гарантирована на всю жизнь.

Анализ жизненного цикла продукта или процесса важен для надежности, поскольку на каждом из этих этапов может произойти сбой или риск, которые исчезнут с рынка. Хорошее использование инженерии надежности дает администрации сокращение производственных затрат, поскольку, если вы обнаружите отказ продукта до того, как он поступит на рынок, вы сэкономите на потере престижа и на расходах на возврат товара; в то же время сокращение раз, по той же причине, указанной выше, если вы обнаружите отказ системы, вы можете исправить и достичь оптимума, в противном случае вы всегда будете работать над его преодолением.

БИБЛИОГРАФИЯ

Акунья Акунья (2003). Техника надежности. Технологическое издательство Коста-Рики.

Гарсия Паленсия (2014). Современные тенденции в промышленном обслуживании. Reporteroindustrial.com.

www.spm-ing.com/ingenieria-de-confiabilidad.php

Нибель В. (2014). Niebel Industrial Engineering. Методы, стандарты и дизайн работы. Эд МакГроу Гилл.

Рохас Гутьеррес (2016). Техника надежности. Gestiopolis.com

Роман Лопес (2016). Техника надежности. Инструмент для прогнозирования операционных сбоев в организации.