Factorii Care Influenteaza Fiabilitatea. Indicatori de Fiabilitate

7/23/2019 Factorii Care Influenteaza Fiabilitatea. Indicatori de Fiabilitate

1/21

UNIVERSITATEA VASILE ALECSANDRI DIN BACAU

FACULTATEA DE INGINERIE

SPECIALIZAREA I.P.M.I.

PROIECT LA

FIABILITATE

BACAU

2010

1


2/21

FACTORII CARE INFLUENTEAZA

FIABILITATEA.

INDICATORI DE FIABILITATE

2


3/21

1. Introd!"r"

Din punct de vedere calitativ, fiabilitatea unui produs reprezint capacitatea acestuia de

a-i ndeplini sarcinile specificate ntr-un interval de timp i n condiii specificate. Fiabilitateaeste o caracteristic a unui produs n sensul c poate fi prevzut n faza de proiectare,

controlat n faza de fabricaie, msurat pe durata testrii i meninut pe durata funcionrii.

Realizarea performanei produsului n timp cere o abordare care const n anumite

moduri de lucru, fiecare presupunnd an!a"ament i constrn!eri in!inereti i mana!eriale.

#ceste moduri de lucru au impact asupra fiabilitii sistemelor electronice prin$ selecia

materialelor, compoziia structural, toleranele de proiectare, procesele i toleranele de

fabricaie, te%nicile de asamblare, modurile de transport i mnuire, precum i normele de

mentenan i mentenabilitate .

F#$%#t$t"$ $r" !$ o%#"!t'

studiul defeciunilor &cauze, procese de apariie i dezvoltare, metode de combatere'(

aprecierea cantitativ a comportrii produselor n timp, ca funcie de factorii de

influenare interni i e)terni(

stabilirea metodelor i modelelor de calcul i de pro!noz a fiabilitii, pe baza

ncercrilor specifice i a urmririi comportrii n e)ploatare a produselor(

stabilirea metodelor constructive te%nolo!ice i de e)ploatare pentru meninerea i

creterea fiabilitii sistemelor, dispozitivelor i elementelor componente(

stabilirea metodelor de selectare i prelucrare a datelor privind fiabilitatea produselor(

determinarea valorilor optime pentru indicatorii de fiabilitate.

F#$%#t$t"$ (" )o$t" d"*#n# +n ,$# ,&t" ,odr#'

Fiabilitatea estimatrezultat din e)ploatarea e)perimental controlat i din ncercrilede laborator$

- de anduran &cu stres nominal'(

- accelerate &cu stres crescut'(

- la distru!ere.

*


4/21

Fiabilitatea operaional este rezultatul obinut din e)ploatarea e)perimental

controlat.

Fiabilitatea preliminat- pentru sisteme, rezultat din calcule pe baza fiabilitii

elementelor i a structurii sistemului. +ai poate fi numit fiabilitatea structural a

sistemelor. Fiabilitatea extrapolat- rezultat din calcule de e)trapolare din ncercri de laborator

accelerate. ecesit rezultatele ncercrii accelerate i le!ea de dependen dintre

fiabilitate i stres.

C&$(#*#!$r"$ *#$%#t/## d#n )n!t d" "d"r" $& "t$)"# +n !$r" ("

"$&"$ )r#n!#)$# #nd#!$tor# d" *#$%#t$t"


5/21

2. M"d#& d" t#$r" $ )rod( )" t#,)& dr$t"# d" #$/

+ediul de utilizare pe parcursul duratei de via a unui produs este strns le!at de

cerinele formulate pentru acesta. nformaiile privind utilizarea produsului pe parcursul duratei

de via descriu tipurile de solicitri la care acesta este supus pe timpul depozitrii, manipulriii funcionrii. #cestea reprezint datele de intrare necesare evalurii defectrilor i realizrii

normelor de proiectare, a seleciilor i a testelor. /rofilul solicitrii unui produs se bazeaz pe

profilul solicitrii aplicate i pe condiiile de solicitare interne. Deoarece performana unui

produs n timp este adesea puternic dependent de mrimea ciclului de ncrcare, de rata de

variaie i de variaia temporal i spaial a sarcinii, trebuie specificat interaciunea dintre

profilul solicitrii aplicate i condiiile interne. nformaiile specifice despre mediul de lucru al

produsului includ$

0 temperatura absolut(

0 domeniile de temperatur(

0 ciclurile de temperatur(

0 !radienii de temperatur(

0 solicitrile datorate vibraiilor i funciile de transfer(

0 mediile a!resive c%imic sau inerte(

0 condiiile electroma!netice.

+ediul de utilizare pe timpul duratei de via poate fi divizat n trei pri$

condiiile profilului solicitrii aplicate i al duratei de via(

condiiile e)terne n care produsul poate opera(

condiiile interne !eneratoare de solicitri 3.

4ondiiile profilului solicitrii aplicate i al duratei de via includ$ durata solicitrii

aplicate, numrul ciclurilor de solicitare aplicate pe parcursul duratei presupuse de via,

sperana de via, profilul de utilizare sau de neutilizare &depozitare, testare, transport', operaiilede desfurare i concepia sau planul de mentenan. #ceste informaii sunt folosite la$ !ruparea

amplasamentelor unde urmeaz s funcioneze produsul &de e)emplu, dac produsul va fi

instalat ntr-o main, pe un vapor, ntr-un satelit sau n metrou', stabilirea ciclurilor de serviciu

&de e)emplu, ciclurile 5on-off6, ciclurile de depozitare, ciclurile de transport, modurile de

operare i ciclurile de reparare', stabilirea criteriilor de proiectare, realizarea seleciilor i a


6/21

normelor de testare, precum i evaluarea necesitilor care s stea la baza formulrii obiectivelor

fiabilitii i mentenabilitii 3.

4ondiiile operaionale e)terne includ mediul7mediile previzionate i solicitrile

asociate, care vor fi necesare produsului pentru a supravieui. 8olicitrile includ$ temperatura,

vibraiile, ocurile, umiditatea, contaminarea c%imic, nisipul, praful, muce!aiul, perturbaiileelectroma!netice, radiaiile etc. 3.

4ondiiile operaionale interne sunt asociate cu solicitrile !enerate de produs, cum ar fi$

consumul i disiparea de putere, radiaia intern i eliberarea sau emiterea de !aze a unor

poteniali contaminani. Dac produsul este conectat, mpreun cu alte produse sau subsisteme,

ntr-un sistem, trebuie incluse i solicitrile care se manifest la interfee &de e)emplu, consumul

de putere e)tern, supratensiunile, z!omotul electronic i disiparea de cldur' 3.

/rofilul solicitrii aplicate pe parcursul duratei de via este o trecere n revist a tuturor

solicitrilor care pot cauza defectri.

. C$r$!t"r#$r"$ ,$t"r#$&"&or- $ r")"r"&or 3# $ )ro!"("&or d" *$%r#!$/#"

/roiectarea este intrinsec le!at de materiale, repere, interfee i de procesele de

fabricaie folosite la stabilirea i meninerea inte!ritii structurale i funcionale. 9ste nerealist

i potenial periculos s credem n materiale, repere i structuri fr defecte i perfect tolerante la

defectri. +aterialele au adesea defecte ntmpltoare, iar procesele de fabricaie pot determinadefecte adiionale materialelor, reperelor i structurilor. 9c%ipa de proiectare trebuie s identifice

care loturi de producie sau surse ale reperelor cuprinse n proiect trebuie sc%imbate. :ocmai

variabilitatea cea mai mare a caracteristicilor reperelor, probabil, survine pe durata e)ploatrii

produsului n comparaie cu fazele de proiectare sau fabricaie.

Deciziile de proiectare implic selecia componentelor, a materialelor i a te%nolo!iilor,

utiliznd prelucrri i procese potrivite la cantitatea de producie planificat. #desea scopul este

de a mri acea parte standardizat a produsului, de a crete modularitatea n fabricaie,

asamblare i modificare, de a spori fle)ibilitatea n adaptarea utilizrilor alternative i de a

utiliza procese alternative de fabricaie. Deciziile de proiectare implic, de asemenea, ale!erea

celor mai bune materiale pentru suprafeele de contact i a celor mai bune confi!uraii

!eometrice, n funcie de sarcinile pe care trebuie s le ndeplineasc produsul i de

constrn!erile la care este supus n funcionare 3.

;


7/21

4. M"!$n#(," d" d"*"!t$r"

+ecanismele de defectare sunt procesele fizice la care solicitrile pot de!rada

materialele incluse n produs. 8tudiul mecanismelor de defectare a"ut la realizarea unorproiecte care s conduc la realizarea unor produse fiabile, fr defecte. umeroase studii sunt

destinate investi!rii mecanismelor de defectare din materiale, precum i modelelor de

de!radare fizic i rolului lor n obinerea unor produse electronic fiabile, ilustrate pe lar! 1-3.

Defectrile catastrofice, care se datoreaz unei sin!ure manifestri a unui eveniment de

solicitare e)cedentar n material, se numesc defectri de suprasolicitare 23. +ecanismele de

defectare datorate acumulrilor treptate ale unei de!radri incrementale, dincolo de limita de

anduran a materialului, se numesc mecanisme de uzur 23. 4nd de!radarea e)cede limita de

anduran a componentei, se va ntmpla defectarea. +ulte evenimente de solicitare, care nu pot

fi anticipate, pot cauza fiecare un defect catastrofic sau determina o durat de via scurt, din

cauza acumulrilor de!radrilor de uzur. /e de alt parte, ntr-un %ard


8/21

Defectrile de natur termic pot aprea datorit unei proiectri incorecte a traseelor

termice ntr-un ansamblu electronic. #cestea includ o incorect conductivitate i o emisivitate

superficial a componentelor individuale, precum i ci convective i conductive incorecte

pentru transferul de cldur. Defectrile de suprasolicitare termic sunt un rezultat al nclzirii

unei componente peste una dintre temperaturile critice, cum ar fi$ temperatura de transfer asticlei, punctul de topire sau temperatura de aprindere. >nul dintre e)emplele de defectare de

uzur termic este mbtrnirea datorat depolimerizrii, creterii intermetalice i interdifuziei.

Defectrile datorate unei proiectri termice defectuoase se pot manifesta printr-un re!im

de lucru prea cald sau prea rece, ceea ce cauzeaz derive ale parametrilor operaionali n afara

specificaiilor, acestea fiind adesea reversibile dup rcire. #stfel fiecare din aceste defectri pot

fi cauzate prin sarcini termice directe sau prin sarcini rezistive electrice, care !enereaz pe rnd

solicitri termice localizate. Faza de proiectare necesit realizarea unei analize potrivite a

solicitrilor termice, iar proiectul trebuie s includ trasee de cldur conductive, convective i

radiante 3.

Rspunsul incorect al produsului la suprasolicitrile mecanice i sarcinile de uzur pot

compromite peformanele produsului, fr a cauza n mod necesar un defect ireversibil

materialului. #stfel de defectri constau n deformaii elastice ca rspuns la sarcini mecanice

statice, un rspuns tranzitoriu incorect la solicitri dinamice i un rspuns reversibil dependent

de timp incorect &neelastic'. Defectarea mecanic poate rezulta, de asemenea, din$ ndoire,

rupere datorit fra!ilitii i7sau ductilitii, separare intermediar, iniiere i propa!are a uneirupturi datorit oboselii, dilatare i rupere prin dilatare. 8 lum un e)emplu$ deformaiile

elastice e)cesive n structurile subiri din sertarele electronice datorate sarcinilor suprasolicitante

pot constitui uneori defectri funcionale, cum ar fi$ ndoirea e)cesiv a conductoarelor de

interconectare, a panourilor sertarelor sau a circuitelor de infle)iune din dispozitivele

electronice, cauznd scurtcircuit i7sau diafonie. 4nd sarcina este ndeprtat, deformrile

dispar complet fr vreun defect permanent. /rintre mecanismele de defectare datorate uzurii

amintim$ de!radrile de oboseal datorate solicitrilor termomecanice pe durata ciclurilor de

putere ale %ard


9/21

Defectrile c%imice au loc n medii adverse din punct de vedere c%imic, care determin

coroziune, o)idare sau cretere dendritic a ionilor la suprafa.

/ot e)ista interaciuni ntre diferite tipuri de solicitri. De e)emplu, mi!rarea metalelor

poate fi accelerat n prezena substanelor contaminante c%imice i a !radienilor de

compoziie, iar o solicitare termic poate accelera mecanismul de defectare datorat unuidezec%ilibru termic 3.

5. Nor," 3# t"6n#!# d" )ro#"!t$r"

@n !eneral, produsele nlocuiesc alte produse. /rodusul nlocuit poate fi folosit pentru

comparaii &de e)emplu, un produs de baz folosit pentru comparare'. Aeciile nvate de la

produsul de baz, utilizat pentru comparare, pot fi folosite la stabilirea parametrilor noului

produs, la identificarea zonelor care necesit atenie deosebit n proiectul noului produs i

pentru evitarea !reelilor din trecut.

>neori reperele, materialele i procesele sunt identificate mpreun cu condiiile de

solicitare. @n aceste condiii, obiectivul este de a se proiecta un produs, folosind repere i

materiale care s fie caracterizate suficient n privina comportamentului n timp, atunci cnd

sunt supuse condiiilor de fabricaie i condiiilor profilului solicitrii aplicate. umai printr-o

manier de proiectare metodic, folosind fizica defectrilor i analiza cauzelor-surs, se poate

proiecta un produs fiabil 3./rin utilizarea normelor de proiectare, nu se impune o sin!ur cale de urmat. @n sc%imb,

e)ist un curent !eneral n procesul de proiectare. /ot e)ista multiple variante, depinznd de

constrn!erile de intrare ale proiectului. 9c%ipa de proiectare trebuie s e)ploreze suficient

printre variante pentru a cti!a credina c proiectul final este cel mai bun pentru datele de

intrare impuse. 9c%ipa de proiectare trebuie de asemenea s impun folosirea normelor pentru

proiectul complet, fr a diminua aspectele specifice din proiectul e)istent -3.

ormele de proiectare care se bazeaz pe fizica modelelor defectrilor, pot fi folosite la

conceperea testelor, seleciilor i factorilor de subre!im funcional. :estele pot fi proiectate

plecnd de la fizica modelelor defectrilor pentru msurarea mrimilor specifice i pentru

detectarea prezenei unor defecte neprevzute sau a unor probleme de fabricaie sau de

mentenan. 8eleciile se realizeaz pentru a scoate n eviden defectrile e)emplarelor

necorespunztoare, fr a restrn!e durata de via a populaiei normale. Factorii de reducere a

B


10/21

sarcinilor funcionale i de si!uran pot fi determinai pentru a micora solicitrile care duc la

mecanisme de defectare dominante 3.

Redondana permite unui produs s funcioneze c%iar dac anumite repere i

intercone)iuni sunt defecte, crescnd astfel fiabilitatea i disponibilitatea lui. 4onfi!uraiile

redondante se pot clasifica n active i de ateptare. @n redondana activ, elementelefuncioneaz simultan n realizarea aceleiai funcii. @n redondana de ateptare, un element

inactiv va lua locul unuia activ, n cazul cnd acesta se defecteaz. Fiabilitatea unei asemenea

confi!uraii este cresctoare cu creterea numrului de componente aflate n ateptare. @n cazul

redondanei, o component redondant defect poate fi scoas n afara zonei de funcionare a

produsului i reparat, astfel nct persoana nsrcinat cu mentenana produsului s nu fie

e)pus nici unui risc 3.

Redondana are att avanta"e, ct i dezavanta"e. /rintre avanta"e amintim$ creterea

fiabilitii, costuri mai mici dect costurile reproiectrii i faptul c reprezint unica soluie dac

cerinele de fiabilitate sunt peste limitele cunoaterii. /rintre dezavanta"ele sistemelor

redondante amintim$ sunt costisitoare dac reperele, senzorii i elementele de comutare sunt

foarte scumpe, pot depi limitele impuse n ceea ce privete dimensiunile i !reutatea, cnd

sunt amplasate n avioane, rac%ete i satelii, pot depi limitele de putere, n mod special n

cazul redondanei active, atenueaz semnalul de intrare, necesitnd amplificatoare adiionale

&care cresc comple)itatea produsului', cer uneori o circuistic de sesizare i comutare att de

comple) nct anuleaz avanta"ele pe care ar putea s le aduc utilizarea ei 3.Reperele sau structurile preferate sunt repere sau structuri care au fost de"a proiectate i

testate i care sunt 5mature6, n sensul c variabilitile din cadrul fabricaiei, asamblrii i

e)ploatrii pot provoca probleme care ns pot fi identificate i corectate. +ulte !rupe de

proiectare menin o list de repere i structuri preferate cu performane, cost, disponibilitate i

fiabilitate demonstrate 3.

#r%itecturile protective sunt acele ar%itecturi care 5simt6 apariia defectrilor i

prote"eaz produsul mpotriva efectelor secundare. @n unele cazuri sunt folosite te%nicile de

autodepanare, din care cele de autodetecie i de autoadaptare efectueaz sc%imbrile automat,

astfel nct s se permit funcionarea n continuare. 8i!uranele fuzibile i ntreruptoarele

automate sunt e)emple folosite n produsele electronice pentru a sesiza curentul e)cesiv i a

deconecta de la sursa de ener!ie partea defect. :ermostatele pot fi utilizate la sesizarea limitelor

1C


11/21

critice ale temperaturii i la deconectarea produsului sau a componentei sistemului pn ce

temperatura revine la normal.

>neori, pot fi folosite mi"loace pentru a preveni ca partea defect s determine

indisponibilitatea total a produsului. De e)emplu, o si!uran fuzibil sau un ntreruptor poate

deconecta partea defect, fiind astfel posibil funcionarea parial a produsului. @n acest caz, seprefer funcionarea parial de!radat a sistemului, scoaterii complete din uz a acestuia.

>neori, ndeprtarea fizic a unei pri dintr-un produs poate duna sau poate cauza

defecte altei pri a produsului, prin sc%imbarea sarcinii, comenzii, polarizrii sau controlului. @n

aceste cazuri prima parte ar trebui s fie ec%ipat cu unele forme de interblocare pentru a scoate

din funciune sau a prote"a cea de-a doua parte. /roiectul de e)ecuie ar fi bine s prevad, n

completarea capacitii de a aciona dup defect a produsului, capacitatea de sesizare i a"ustare

a derivelor parametrice pentru a se evita, n felul acesta, defectrile 3.

@n folosirea te%nicilor protective, procedura de baz este de a lua msurile ce se impun

dup defectarea sau funcionarea proast, pentru a preveni defectrile adiionale sau secundare.

/rin reducerea numrului de defectri, asemenea te%nici pot fi considerate c mresc fiabilitatea,

precum i disponibilitatea i eficacitatea produselor. alt consideraie ma"or este cea le!at

de impactul pe care-l au mentenana, repararea i nlocuirea reperelor 3.

Aimitele solicitrilor se refer la toleranele acceptate pentru anumii parametri, astfel

nct produsul s funcioneze satisfctor. /roiectantul trebuie s in cont de aciunea

combinat a efectelor toleranelor asupra prilor care vor fi folosite n procesul de fabricaie, alesc%imbrilor datorate domeniului condiiilor de mediu ateptate, ale derivelor datorate

mbtrnirii i ale toleranelor pieselor care vor fi folosite n viitor la reparare sau n aciunile de

mentenan. /iesele i structurile trebuie astfel proiectate nct s funcioneze satisfctor la

e)tremitile domeniilor parametrilor 3.

8ubre!imul funcional este te%nica prin care intensitatea solicitrilor operaionale, care

acioneaz asupra structurii, este redus sau crescut la nivelele de solicitare alocate. Reducerea

solicitrii se obine prin specificarea celor mai mari limite asupra sarcinilor funcionale sub

capacitatea stabilit a %ard


12/21

nivelul stabilit. #tunci se tie c, com-ponenta este folosit n subre!im din punct de vedere

termic -3.

Factorul de subre!im, definit ca raportul dintre nivelul planificat al unui parametru de

solicitare dat i nivelul su actual de funcionare, este o mar!ine de si!uran sau a i!noranei,

determinat de ctre starea critic care poate fi creat de defectri posibile i de ct de mare esteincertitudinea inerent n modelul de fiabilitate i n intrrile sale. @n mod ideal, aceste mar!ini

trebuie pstrate la valori minime pentru a menine produsul eficient din punctul de vedere al

costului proiectului. #ceasta arat responsabilitatea in!inerului fiabilist, care trebuie s

identifice fr ambi!uitate, solicitrile de operare relevante i fiabilitatea -3.

4a s fie efective, criteriile de subre!im trebuie s tra! concluzii privind parametrii de

solicitare valabili pentru a fi utilizai n modelarea mecanismelor de defectare relevante.

+surtorile de pe teren pot fi, de asemenea, necesare, con"u!ate cu simulrile de modelare,

pentru a identifica solicitrile operaionale n zona de defectare. dat ce modelele de defectare

au fost identificate, poate fi determinat impactul subre!imului asupra fiabilitii efective a

componentei pentru o sarcin dat. 4orelaiile cantitative dintre subre!im i fiabilitate permit

proiectanilor i utilizatorilor s stabileasc limitele de si!uran la nivelul strii critice a

componentei, ceea ce conduce la o mai bun utilizare a capacitii funcionale a componentei -

3.

7. T"(t"&" d" !$t$t" 3# t"(t"&" $!!"&"r$t"

4alitatea include toate activitile care asi!ur ca proiectul nominal i specificaiile de

fabricaie s atin! sau c%iar s depeasc cerinele de fiabilitate. /ropunerea este de a defini

domeniul acceptabil al variabilitii pentru toi parametrii critici ai produsului, care sunt afectai

prin proiectare i fabricaie, cum ar fi$ dimensiunile !eometrice i proprietile materialelor.

#tributele produsului, care sunt n afara domeniilor acceptabile, sunt considerate defecte

deoarece ele au un potenial care compromite fiabilitatea produsului 3.

4alitatea valideaz capacitatea proiectului i a specificaiilor de fabricaie ale produsului,

n ceea ce privete ndeplinirea speranelor clienilor. 8copul testelor de calitate este de a verifica

dac fiabilitatea anticipat este ntr-adevr atins n timpul vieii produsului. 4u alte cuvinte,

testele de calitate sunt destinate evalurii performanei unui produs de a supravieui dup

12


13/21

perioada complet a duratei de via. :estele de calitate verific astfel capacitatea proiectului de

a ndeplini sarcinile de fiabilitate 3.

/entru investi!area mecanismelor de defectare i stabilirea fiabilitii produselor, atunci

cnd este nevoie de o perioad lun! de timp pentru a nre!istra vreo sc%imbare, sunt necesare

testri de foarte lun! durat pentru a se putea obine suficiente date pentru determinareacaracteristicilor de defectare. manier de a soluiona problema i de a obine date de testare

semnificative n cazul dispozitivelor de nalt fiabilitate sunt testele accelerate, n care se

realizeaz o compresie a timpului de funcionare.

:estele accelerate implic msurarea performanei produsului n condiii accelerate de

sarcin sau solicitare, care sunt mai severe dect n cazul funcionrii normale, ceea ce atra!e

dup sine defectarea dup un timp mai scurt. 8copul unor asemenea testri este de a accelera

mecanismele de defectare dependente de timp i acumularea de de!radare pentru a reduce

timpul de defectare. cerin este aceea ca, mecanismele i modurile de defectare n mediul

accelerator s fie aceleai &sau pot fi corelate cantitativ' ca i cele observate n condiii de

e)ploatare i s fie posibil e)trapolarea cantitativ de la mediul accelerator la mediul de

e)ploatare cu un !rad rezonabil de ncredere.

manier tiinific de testri accelerate ncepe cu identificarea mecanismelor de

defectare i de!radare relevante.

/arametrul de solicitare care cauzeaz direct defectarea dependent de timp este selectat

ca i parametru de accelerare i se numete n mod obinuit solicitare accelerat. 8olicitrileaccelerate obinuite cuprind 3$

0 solicitri termice ca$ temperatura, ciclarea temperaturii, ratele i sc%imbarea de temperatur(

0 solicitri c%imice ca$ umiditatea, substane corozive, acizi, sruri(

0 solicitri electrice ca$ tensiunea, curentul sau puterea(

0 solicitri mecanice ca$ vibraii, cicluri de solicitare mecanic( ocuri.

>n mediu accelerator poate include una sau mai multe combinaii de astfel de solicitri.

dat ce un mecanism de defectare este identificat, este necesar selectarea solicitrii de

accelerare potrivit, determinarea procedurilor de testare i a nivelelor solicitrii, stabilirea

metodei de testare &solicitare accelerat constant sau n trepte', efectuarea testelor, interpretarea

datelor testelor. #ceasta din urm include e)trapolarea rezultatelor testelor accelerate la

condiiile de funcionare normale. Rezultatele testelor furnizeaz proiectanilor informaii

1*


14/21

calitative asupra defectrilor, care pot fi utilizate pentru mbuntirea produsului prin proiectare

i7sau prin sc%imbarea proceselor 3.

Defectarea datorat unui mecanism particular poate fi realizat prin mai muli parametri

acceleratori. #stfel coroziunea poate fi accelerat prin temperatur i umiditate,

deformarea prin solicitare mecanic i temperatur. @n plus, o sin!ur solicitare

accelerat poate induce defectare prin mai multe mecanisme de de!radare,

simultan. De e)emplu, temperatura poate accelera de!radarea nu numai prin

electromi!rare, ci i prin coroziune, deformare etc. +ecanismele de defectare,

care sunt dominante n condiii de e)ploatare uzuale, i pot pierde dominana

n cadrul testelor accelerate i invers. #stfel testele accelerate necesit o

planificare atent pentru a reprezenta ct mai fidel mediul real de e)ploatare i

condiiile de funcionare, fr a introduce mecanisme de defectare

nereprezentative fizic. Eradul solicitrii accelerate este controlat, n mod uzual,

printr-un factor de accelerare, definit ca raportul dintre durata de via n

condiii normale de funcionare i cea n condiii accelerate 3.

9)emple de cauze

4ateva e)emple de cauze de defectare in domeniul electronic$

ELECTRONIC

CAUZEINTERNE

MATERIALULUI

-imbatrnire ;-component MS

(moarte subit).

CAUZE LEGATEDE MEDIU,

E!L"ATARE #I

AM$IENT

-praf, ulei, apa ;

-ocuri, vibraii ;

-supra-nclzire local ;

-parazii.

CAUZE LEGATEDE M%NA DE LUCRU #I

IN&TRUMENTE

-fabricaie, monta, re!la ;

-control ;

-lipsa ener!iei ;-utilizare, instrumente.

1


15/21

Deteriorarea reprezint procesul de modificare treptat a parametrilor constructivi i

funcionali de care depinde funcionarea corect a sistemului. @n cazul sistemelor mecanice,

fenomenele de deteriorare const n$ deformri, ruperi, neetaneiti, modificri ale materialuluietc.

Defectarea se produce cnd se atin!e valoarea limit a unuia dintre procesele de

deteriorare care afecteaz sistemul .

/entru unele procese de deteriorare, ca de e)emplu fisurarea, deteriorarea limit este

stabilit univoc, pe baza criteriului scoaterii din uz. @n alte cazuri, se utilizeaz limite

convenionale, de e)emplu, e)istena pittin!ului pe 2 din suprafaa activ a flancurilor dinilor.

Depirea acestora nu determin defectarea propriuzis, ns mrete nepermis de mult riscul

producerii acesteia.

/entru sisteme mecanice importante producerea defectrii poate fi pro!nozat prin

evaluarea periodic a !radului de deteriorare sau, n mod indirect, prin dia!nosticare vibro-

acustic bazat pe corelaia dintre procesele de deteriorare primare i emisia de vibraii i

z!omot.

8. Con("!#n/" )"ntr )ro!"("&" d" *$%r#!$/#"

/rocesele de fabricaie i asamblare pot avea impact asupra calitii i fiabilitii

sistemelor electronice. :e%nici improprii de fabricaie i de asamblare pot introduce defecte,

rupturi i solicitri reziduale, care acioneaz asupra zonelor poteniale de defectare, sau care pot

determina apariia solicitrii mai trziu, n timpul duratei de via a produsului. Faptul c

defectele i solicitrile de pe durata proceselor de fabricaie i asamblare pot afecta fiabilitatea

operaional, este necesar identificarea acestor defecte i solicitri, pentru a a"uta ca raportul

analistului proiectului s contribuie activ la rezolvarea problemelor de proiectare n faza de

dezvoltare a produsului 3.

4alitatea proceselor poate fi suprave!%eat pe durata fazei de realizare a prototipului.

8copul este de a asi!ura ca specificaiile nominale de funcionare i toleranele s realizeze o

fiabilitate acceptabil a produsului. :estele de calitate ale proceselor pot fi din acelai set de

teste accelerate, folosite pentru determinarea calitii proiectului 3.

1


16/21

9. Ind#!$tor## d" *#$%#t$t"

ndicatorii de fiabilitate pot fi$

a' indicatori de fiabilitate de tip functie$ functia de nonfiabilitate(

functia de fiabilitate(

densitatea de probabilitate a duratei de buna functionare(

rata de defectare

b' indicatori de fiabilitate de tip numar scalar$

durata medie de buna functionare(

dispersia duratei de buna functionare(

abaterea patratica medie(

cuantila timpului de functionare.

9.1. Fn!t#$ d" *#$%#t$t" definita pe a)a reala a timpului si luand valori in intervalul

C(13 G reprezinta probabilitatea ca, in intervalul de timp curent C(H 3, sa nu se produca

cedarea7defectarea sistemului.

R $ C(IJ' K C(1 3 , R & C, H' L R &H' L / &HCM H'

9.2. Fn!t#$ d" non*#$%#t$t".Din punct de vedere cantitativ, 5nonfiabilitateaN unui

sistem te%nic7te%nolo!ic reprezinta posibilitatea ca, in intervalul de timp curent & C, H' sa se

produca cedarea &defectarea' sistemului.

F $ C(IJ' K C(1 3 , F & C, H' L F &H' L / &HCO H'

9.. R$t$ d" d"*"!t$r"reprezinta limita raportului dintre probabilitatea ca un dispozitiv

sa se defecteze in intervalul desc%is la stan!a &t-Pt, t3, deci cu conditia ca el sa faca parte din

dispozitivele care se aflau in buna stare de functionare la inceputul subintervalului, si marimea

subintervalului Pt, cand aceasta tinde catre zero.

1;


17/21

8tatistic reprezinta raportul dintre numarul de defectiuni in unitatea de timp produse intr-

un subinterval de timp si numarul de dispozitive aflate in buna stare de functiune la inceputul

subintervalului de observare.

Rata de defectare$- permite compararea nivelului de fiabilitate al dispozitivelor realizate de diferiti producatori(

- permite compararea conditiilor de utilizare a aceluiasi tip de dispozitive(

- permite identificarea etapei de viata a dispozitivelor si, implicit a naturii dispozitivelor(

- se e)prima in defectiuni7unitate de timp.

9.4. D"n(#t$t"$ d" )ro%$%#t$t" $ dr$t"# d" %n$ *n!t#on$r": reprezinta limita

raportului dintre probabilitatea ca un sistem sa se defecteze in intervalul inc%is la stan!a t-Pt, t'

si marimea intervalului Pt atunci cand cel din urma tinde catre C.

8tatistic, reprezint raportul dintre numrul de defeciuni ce apar n unitatea de timp

pe parcursul unui subinterval i numrul de dispozitive luate iniial n observare.

Densitatea de probabilitate a timpului de bun funcionare$

permite aprecierea produciei dac se refer la dispozitive realizate de o sin!ur

firm&omo!enitatea produciei'(

ofer informaii privind omo!enitatea solicitrilor n utilizare i a calitii i

frecvenei operaiilor de mentenan(

este util n planificarea activitii de mentenan.

9.5. Dr$t$ ,"d#" d" #$/ 3# ,"d#$ t#,) d" %n *n!/#on$r"

Durata medie de via a ec%ipamentelor, este similar cu durat sperat a vieii unei

persoane dintr-o populaie uman. oiunea 6durata medie de viaN este utilizat pentru

cazurile cnd componentele nu sunt nlocuite dup defectarea lor, i reprezint media aritmetica duratelor de funcionare pn la defectare, ale tuturor mostrelor testate.

+edia timpului de bun funcionare, +:QF, se folosete pentru situaiile n care

componentele sunt nlocuite dup defectare i reprezint raportul dintre intervalul total de

funcionare i numrul total al defectelor. 8e observ c n cazul nlocuirii totale a

ec%ipamentelor defecte, +:QF reprezint e)act acelai parametru ca i durata medie a vieii.

1=


18/21

9ste important de subliniat faptul c parametrul +:QF are o real semnificaie numai n cazul

nlocuirii componentelor defecte. @n plus, utilizarea lui este corect numai n cazurile cnd se pot

aplica e)poneniale.

@n concluzie, n cazul nenlocuirii componentelor defecte, de obicei se d fie"(t)fie,

iar pentru cazul nlocuirii componentelor defecte dup o distribuie e)ponenial, se d, fieintervalul mediu dintre defecte, fie$

& 't t

M#$%" t e e

= =

9.7. D#()"r(#$ t#,) d" %n *n!/#on$r"- este indicatorul care e)prima abaterea

valorilor variabile t fata de media acestora m$

9.8. A%$t"r"$ ,"d#" )tr$t#! $ t#,) d" %n *n!/#on$r"- ;

n factor care influeneaz nivelul fiabilitii este perioada de !aranie pe care

productorul o stabilete din considerente concureniale, cu asumarea riscului unor c%eltuieli de

reparaie !ratuit, limitate de un nivel de fiabilitate suficient de ridicat.

Dat fiind concurena acerb de pe piaa industrial, nu se mai poate ima!ina realizarea

unui produs fr un ri!uros control al calitii i fiabilitii acestuia, bazat pe diferite tipuri de

ncercri, n toate etapele de e)isten a produselor, ncepnd de la materiile prime folosite, pnla utilizarea acestora. @n cadrul acestor tipuri de ncercri, un accent deosebit se pune pe

ncercrile de fiabilitate. Aaboratoarele de ncercri, care dispun de aparatur modern de

ncercare i de personal cu nalt calificare, au cptat o dezvoltare din ce n ce mai mare. #zi,

aproape fiecare companie dispune de un laborator de ncercri de fiabilitate, dotat corespunztor

naturii produselor pe care le realizeaz.

1?


19/21

Aa unele produse industriale pentru care se estimeaz o fiabilitate ridicat, determinarea

duratei de funcionare i a indicatorilor de fiabilitate, n condiii normale de solicitare, presupune

o durat mare de testare. Din acest considerent, se opteaz pentru metodele de +n!"r!$r"

$!!"&"r$t. #cestea sunt ncercri efectuate la re!imuri de solicitare mai intense, n comparaie

cu re!imul nominal de solicitare, avnd drept scop intensificarea proceselor de de!radare aproduselor, iar ca rezultat economic scurtarea perioadei i costurilor aferente ncercrii, n

condiiile pstrrii acelorai moduri, mecanisme de defectare i structuri ale defectelor. @n cadrul

ncercrilor accelerate se accept ipoteza c viteza de desfurare a proceselor crete odat cu

intensificarea solicitrilor.

>tilizarea ncercrilor accelerate de fiabilitate n etapele timpurii ale ciclului de via al

produselor, presupunnd utilizarea unui nivel mai ridicat de solicitare, n scopul punerii n

eviden a unuia sau mai multor factori de!radatori, pe baza crora s se poat ac%iziiona,

rapid, o serie de date e)perimentale, conduce la evidenierea erorilor de proiectare ale

produsului i la evaluarea previzional a indicatorilor de fiabilitate.

@n practica industrial, ns, pentru acurateea ncercrilor, ma"oritatea produselor sunt

testate prin intensificarea unui sin!ur parametru al solicitrii. #ceast metod prezint unele

avanta"e, dintre care cele mai importante sunt urmtoarele$ este uor de meninut un re!im de

ncercare( modelele de accelerare sunt mult mai bine verificate empiric( prelucrarea statistic a

datelor e)perimentale i estimarea indicatorilor de fiabilitate este mult mai simpl.

1B


20/21

B#%o=r$*#"'

13 #l-8%ei%lS, +., 4%ristou, #. G To< radiation affects polSmeric materials, 999

:ransaction on ReliabilitS, nr.* &', 1BB, pp.1-;.

23 Das!upta, #. G Failure mec%anism models for cSclic fati!ue, 999 :ransaction on

ReliabilitS, nr.2 &', 1BB*, pp.?-.

*3 Diaz, 4., Uan!, 8.+., DuvvurS, 4. G 9lectrical overstress and electrostatic disc%ar!e,

999 :ransaction on ReliabilitS, nr. &1', 1BB, pp.2-.

3 /ec%t, +. G nte!rated 4ircuit, TSbrid, and +ultic%ip +odule /aca!e Desi!n

Euidelines - # Focus on ReliabilitS, Vo%n WileS and 8ons, e< Xor, 1BB.

3 /ec%t, +., Qordelon, . G 9lectronic Tard


21/21

C)r#n('

1. ntroducere..........................................................................................................................*2. +etode de utilizare a produsului pe timpul duratei de viata...............................................

*. 4aracterizarea materialelor, a reperelor i a proceselor de fabricaie.................................;

. +ecanisme de defectare.....................................................................................................=

. orme i te%nici de proiectare............................................................................................B

;. :estele de calitate i testele accelerate..............................................................................12

=. 4onsecine pentru procesul de fabricaie..........................................................................1

?. ndicatorii de fiabilitate....................................................................................................1;

B. 4oncluzii...........................................................................................................................1?

1C. Qiblio!rafie.......................................................................................................................2C

Factorii Care Influenteaza Fiabilitatea. Indicatori de Fiabilitate

Documents

Transcript of Factorii Care Influenteaza Fiabilitatea. Indicatori de Fiabilitate