Appunti di Qualità, affidabilità e certificazione

MTTF e MTBF: misure di affidabilità dei componenti e dei sistemi

L'MTTF è l'area sottesa alla curva di affidabilità del componente. È il reciproco del tasso di guasto e si misura in ore. Il costruttore utilizza un processo di statistica inferenziale per determinare l'MTTF: prende un campione di lampadine, effettua delle prove, le porta a guasto e alla fine trova la vita media delle lampadine (ad esempio, 15.000 ore).

Quando si parla di un sistema, invece, si fa riferimento all'MTBF, che indica il tempo medio tra guasti. Il sistema può essere riparabile se si guasta, cioè può essere riparato e tornare a funzionare. In questo caso, si parla di tempo medio di riparazione.

L'MTBF è l'area sottesa alla curva di affidabilità del sistema e dipende da come è fatto il sistema stesso. Anche l'MTBF si misura in ore, anche se l'unità di misura può variare a seconda del parametro considerato.

Quando il sistema si guasta, il tempo medio di ripristino è uguale al tempo medio di riparazione. Ad esempio, se la riparazione consiste nel cambio dell'olio, ci vorrà mezz'ora per mettere l'olio e ripristinare il sistema.

Attività che servono per rendere la macchina funzionante (il meccanico terrà la macchina unagiornata) 29

Disponibilità di un oggetto: attitudine di poter usufruire quando mi serve del sistema (auto). Se è 0.9 nell'arco di 10 mesi vuol dire che la macchina dovrà stare in manutenzione 1 mese.

MTTF2 è inferiore a quello MTTF1. Maggiore è il tasso di guasto, minore è la vita utile dell'oggetto. 30

Prestazioni di affidabilità Funzione tasso di guasto La figura rappresenta un processo di produzione, è una distribuzione bimodale. È una distribuzione qualitativa perché non riferita a una variabile in particolare. 2 categorie di componenti:

Popolazione debole: risultato del processo di prod. che tendenzialmente si guastano durante le prime ore di funzionamento. Il prodotto presenta delle difettosità e nell'utilizzarlo si guasta, anche se lo utilizziamo nella maniera corretta. Il produttore

tecnologia.

➢ Crescente: fine vita del componente del sistema. Degrado accentuato.

Ci sono delle tecniche che consentono di accorgersi che i componenti sono intrinsecamente deboli?

➔ Tecniche di screening – sistemi per testare il componente e verificare che il componente si sarebbe guastato in poche ore

Posso individuare tecniche che mi permettono di diminuire il tasso di guasto?

➔ Tecniche di derating – sottoutilizzo del componente.

➔ Acquistare componenti con prestazioni migliori rispetto ad altre. Oggetto più affidabile. 32

Non tutte le tecnologie sono uguali. La curva in alto la ritroviamo in ambito tecnologico. Ha una vita utile abbastanza estesa: per il componente elettronico la vita utile può essere di decine di anni. Dopo di che il componente si guasta.

Nell'immagine sotto la zona della vita utile dei componenti meccanici è molto ridotta.

Bisogna stare attenti a imporre una vita utile costante.

Quando si parla di manutenzione parliamo prevalentemente dei componenti meccanici.

Solitamente quelli elettronici non sono soggetti a manutenzione, ma vengono sostituiti.

Affidabilità di Sistema

Cosa vuol dire studiare questo oggetto più o meno complesso?

Dobbiamo scomporre il nostro sistema. Analisi dei livelli gerarchici. Si danno degli ordini di priorità ai componenti. Si costruisce un diagramma a blocchi per capire la costruzione del sistema.

Immaginiamo un sistema auto. La scomposizione ci porta a individuare dei sottosistemi: elettronica, meccanica, idraulica, ecc… se andiamo avanti con questa scomposizione arriviamo al livello di componente, che potrebbe essere il sensore (elettronica); olio del motore (meccanica). Quello che mi interessa è l’affidabilità del sistema auto, per determinarla devo scomporlo negli elementi che costituiscono la macchina. Percorso top down: dall’alto verso il basso. Dalle informazioni di affidabilità dei singoli componenti riesco a ottenere le informazioni di affidabilità del sistema.

Il concetto di configurazione nasce nel momento in cui devo ricomporre l'informazione. Ci sono diverse tipologie di configurazione.

Il sistema è costituito da n componenti. La struttura è a catena: l'uscita del primo blocco rappresenta l'ingresso del secondo, l'uscita del secondo costituisce l'entrata del terzo, ecc..

L'ingresso a sinistra rappresenta l'entrata del sistema, l'ingresso a destra rappresenta l'uscita del sistema.

Rappresentazione funzionale.

Esempio:

• computer, se non va un componente non funziona. Percorso sequenziale da un blocco a un altro.
• Macchina le 4 gomme sono in configurazione in serie. Se una dei 4 non funziona la funzionalità è persona. (=portare avanti la macchina in condizioni di sicurezza.)

L'affidabilità del sistema la conosciamo quando conosciamo l'affidabilità dei singoli componenti.

1. Ipotesi di indipendenza. Il guasto o il funzionamento di un
blocco non interferisce con il guasto o il funzionamento di un altro blocco. È una ipotesi molto forte perché solitamente nella realtà non è così. Se foriamo una gomma le altre tre si potrebbero guastare. →Zona2. Ipotesi del tasso di guasto costante. centrale della curva a vasca. Esplicitiamo dal singolo componente. Sostituisco a ciascun R la funzione esponenziale. L'ipotesi dell'indipendenza e il tasso di guasto costante non sono sempre veri.1. Se sono nell'ipotesi di indipendenza e conosco i tassi di guasto degli elementi potrò calcolare il tasso di guasto del sistema.3. Se una gomma è molto consumata è molto probabile che questa si fori e penalizza l'intero sistema.4. La probabilità di funzionamento diminuisce all'aumentare dei blocchi → Valori di affidabilità valori puri Tassi di guasto. L'impianto presenta una curva sotto le altre. 35. Dimostrazione quarta proprietà. Seuno prende i componenti della singola curva questi hanno tutti la stessa affidabilità. Se vogliamo salire di affidabilità dobbiamo prendere valori superiori al 0.9. Attenzione al numero di componenti.

15/03/2022

Affidabilità di sistema

Configurazione PARALLELO 36

Il diagramma a blocchi si presenta come a figura sopra. Abbiamo degli elementi collegati in questa forma: l’entrata e l’uscita comprendono tutti gli elementi. Il sistema è guasto se tutto è guasto. Il funzionamento di un solo elemento garantisce il funzionamento di tutto il sistema.

Si ragiona in termini di inaffidabilità di guasto: l’inaffidabilità del sistema è il prodotto delle singole inaffidabilità. Se vale l’ipotesi di indipendenza possiamo determinare l’affidabilità =1-inaffidabilità del sistema.

Siamo nella zona centrale della curva a vasca (ipotesi di tasso di guasto costante) quindi esplicito R1(t) 371. Il tasso di guasto

del sistema è una funzione dei tassi di guasto che costituiscono il sistema.
1. Il tempo medio risente della funzione dei tassi di guasto dei componenti
2. L'elemento forte condiziona l'affidabilità dell'intero sistema (il contrario della serie)
3. All'aumentare del numero degli elementi in parallelo la probabilità di funzionamento aumenta
Sono valori di affidabilità o di inaffidabilità? Sono molto elevati e supponiamo che siano valori di affidabilità. Per il calcolo mi serve il complementare di ciascun blocchetto. Chi domina è l'elemento forte. L'affidabilità complessiva è superiore rispetto al miglior elemento del sistema. 0.995>0.9 Due elementi in parallelo - Ridondanza attiva Confronto per migliorare l'affidabilità: Guarda appunti 38 Potrebbe chiederlo al compito 39 RBD e configurazioni funzionali Ricordarsi ALMENO! Fa riferimento alla distribuzione bernoulliana (es: lancio)

Della moneta una sola volta. L'esperimento è singolo ed evolve in due singoli risultati testa/croce) e quella binomiale.

Il nostro sistema si chiama fune. Supponiamo che n sia il totale degli elementi. K è il valore soglia.

n=100 k=60 (k numero variabile da 1 a 100) 40

Almeno 60 fili su un totale di 100 sono operativi. La fune funziona anche quando tutti i fili sono funzionanti.

Qualunque combinazione di 60, 61, ..., 100. Se rimango sotto il valore di soglia la fune si rompe.

P= probabilità evento favorevole = affidabilità

1-p = probabilità di guasto, inaffidabilità

4 ipotesi:

1. Elemento funziona o non funziona (integro/guasto)
2. Tutti gli elementi sono uguali tra loro
3. Vale l'ipotesi di indipendenza
4. I guasti sono casuali (centro della curva a vasca)

Tramite queste ipotesi si passa da una distribuzione bernoulliana a binomiale. Questo giustifica il valore soglia ("almeno"). →k=1 almeno uno deve essere funzionante

parallelo→k=n tutti devono essere funzionanti serie

La configurazione k su n è una generalizzazione della serie e del parallelo.

Almeno 2 funzionanti su 3

22/03/2022

Strumenti per la progettazione, il controllo e il miglioramento della qualità

Il processo di produzione si caratterizza per alcuni ingressi come tecnologie, risorse umane, infrastrutture, materiali. C'è un ingresso particolare, presentato come requisito specificato.

Dobbiamo capire ciò che ci chiede sostanzialmente il mercato. In base ai requisiti, farà delle scelte per quanto riguarda l'ingresso.

Se devo realizzare una lampadina dovrò acquistare certe tecnologie.

Se devo realizzare un tavolo, partendo da requisiti