Confiabilidad de los Sistemas y Prevención de Fallas

Confiabilidad de los Sistemas y Prevención de Fallas

Sobre el Libro

Confiabilidad de los Sistemas y Prevención de Fallas (Systems Reliability and Failure Prevention) es un libro de 244 páginas escrito por Herbert Hecht y publicado como edición ilustrada por la editorial Artech House en el año 2003.

Descripción del Libro

Confiabilidad de los Sistemas y Prevención de Fallas ofrece un tratamiento integral de las técnicas y prácticas de confiabilidad de sistemas y prevención de fallas, sin el uso de matemáticas avanzadas. Presenta ejemplos del mundo real de redes de comunicación, sistemas de aviones y misiles, la industria de procesos y misiones satelitales.

Tabla de Contenido

  • 1 Introducción.
  • 2 Fundamentos de la ingeniería de confiabilidad.
  • 3 Causas organizacionales de fallas.
  • 4 Enfoques analíticos para la prevención de fallas.
  • 5 Pruebas para prevenir fallas.
  • 6 Técnicas de redundancia.
  • 7 Confiabilidad del software.
  • 8 Prevención de fallas en el ciclo de vida.
  • 9 Costo de la prevención de fallas.
  • 10 Compensación de costos.
  • 11 Aplicaciones.

Introducción

El objetivo principal de la confiabilidad del sistema es la prevención de fallas que afecten la capacidad operativa de un sistema. La probabilidad de tales fallas se puede reducir de la siguiente manera:

  • Diseño conservador, como márgenes amplios, uso de piezas y materiales con experiencia operativa establecida y cumplimiento de las restricciones ambientales;
  • Uso de herramientas y técnicas de análisis, particularmente análisis de modos y efectos de falla, análisis de cree de falla y, para componentes eléctricos, análisis de circuito furtivo, seguido de la corrección de las arcas de problemas detectadas por estos;
  • Pruebas exhaustivas: para verificar los márgenes de diseño, la tolerancia a los extremos ambientales y la ausencia de fatiga y otros efectos que limitan la vida;
  • Redundancia: para proteger contra fallas aleatorias al proporcionar medios alternativos para realizar una función requerida.

Todas estas técnicas, incluidas sus capacidades y limitaciones, se analizan en este libro. Además, hay un capítulo sobre las causas organizacionales de fallas, un tema que con frecuencia se pasa por alto en la literatura sobre confiabilidad. Las fallas se atribuyen a causas organizacionales cuando existe una causa reconocida de falla y no se instalaron o utilizaron medidas preventivas conocidas.

Este libro fue escrito para profesionales de la ingeniería y la administración que necesitan una introducción concisa, pero completa, a las técnicas y la práctica de la confiabilidad del sistema. Utiliza ecuaciones donde se requiere la claridad de esa notación, pero las matemáticas se mantienen simples y generalmente no requieren cálculo. Además, se proporciona el razonamiento físico o estadístico del modelo matemático. Se utilizan aproximaciones cuando son habituales en la práctica típica de confiabilidad del sistema. Las referencias apuntan a un tratamiento más detallado o avanzado de temas importantes.

Las consideraciones de costos impregnan todos los aspectos del diseño del sistema, incluidas las prácticas de confiabilidad. Dos capítulos están dedicados específicamente a los modelos de costos y las técnicas de compensación de costos, pero también tratamos los aspectos económicos a lo largo del libro. Además, reconocemos que la confiabilidad es solo uno de los atributos deseables de un producto o servicio y que la asequibilidad, la facilidad de uso o el desempeño superior pueden ser de igual o mayor importancia para hacer de un proyecto un éxito comercial. Por lo tanto, las recomendaciones para mejorar la confiabilidad se representan con frecuencia para un rango de valores alcanzables.

El Capítulo 2 se titula “Conceptos básicos de la ingeniería de confiabilidad” y trata sobre conceptos, terminología y ecuaciones que son familiares para la mayoría de los profesionales en el campo. Aún así, se recomienda que incluso el lector experimentado haga una breve visita a este capítulo para familiarizarse con las notaciones utilizadas en capítulos posteriores. La sección 2.5, titulada “El diablo está en los detalles”, puede justificar más que una mirada casual de todos los que quieran comprender cómo se generan las tasas de falla y cómo deben aplicarse. Esa sección también analiza las precauciones que deben observarse al comparar las tasas de falla entre proyectos.

El Capítulo 3, “Causas organizacionales de fallas” es una contribución única de este libro. Estas causas deben entenderse en todos los niveles de la organización, pero la responsabilidad de su prevención recae principalmente en la provincia de los gerentes de proyectos y empresas. Algunas de las fallas descritas se deben a la coincidencia de múltiples circunstancias adversas, cada una de las cuales podría haberse manejado satisfactoriamente si hubiera ocurrido de manera aislada. Por lo tanto, el capítulo ilustra las limitaciones de la suposición frecuentemente expresada de “una falla a la vez.

Los Capítulos 4 a 6 tratan, respectivamente, de las técnicas de análisis, prueba y redundancia. Tratamos el análisis de modos y efectos de falla (FMEA) con considerable detalle porque puede servir como el eje alrededor del cual se organizan todas las demás actividades de confiabilidad del sistema. También proporcionamos una descripción general del FMEA combinado de hardware y software, un tema que probablemente recibirá mucha más atención en el futuro porque la detección de fallas y la recuperación de fallas de hardware se implementa cada vez más en el software (y, por lo tanto, depende del software libre de fallas). . Una contribución importante del Capítulo 5 es la prueba de margen de diseño, una técnica que requiere mucho menos tiempo de prueba que la demostración de confiabilidad convencional, pero que es aplicable solo a modos de falla conocidos. La redundancia es efectiva principalmente contra fallas aleatorias y es la forma más fácilmente demostrada de abordarlas. Pero es muy costoso, particularmente donde el peso y el consumo de energía deben ser limitados, por lo que discutimos una serie de alternativas.

El Capítulo 7 está dedicado a la confiabilidad del software. Analizamos las diferencias inherentes en causas, efectos y técnicas de recuperación entre fallas de hardware y software. Pero también reconocemos las necesidades del gerente de proyecto que requiere medidas estadísticas compatibles para fallas de hardware y software. Visto desde la distancia, las fallas de software pueden, en algunos casos, considerarse como eventos aleatorios y, para las circunstancias en las que esto es aplicable, describimos los medios para la redundancia de software y otras medidas de tolerancia a fallas.

En el Capítulo 8, aprendemos cómo aplicar las técnicas discutidas anteriormente para la prevención de fallas durante el ciclo de vida. Se analizan los formatos típicos del ciclo de vida y su uso en la gestión de confiabilidad. Un aspecto destacado de este capítulo es la generación y uso de un plan de programa de confiabilidad. También enfatizamos el establecimiento y uso de un sistema de reporte de fallas.

El Capítulo 9 es el primero de dos capítulos dedicados específicamente a los aspectos de costos de la confiabilidad del sistema. En este capítulo exploramos el concepto de un valor de confiabilidad económicamente óptimo, inicialmente como un concepto teórico. Luego, investigamos las implicaciones prácticas de este modelo y lo convertimos en una herramienta de planificación para establecer una gama de requisitos de confiabilidad adecuados para un nuevo producto o servicio. en el Capítulo 10 aplicamos criterios económicos a las mejoras de confiabilidad y disponibilidad en los sistemas existentes.

En el Capítulo 11 se proporciona una revisión de aspectos importantes del material anterior en forma de asignaciones típicas para un ingeniero líder en confiabilidad de sistemas. Los ejemplos enfatizan trabajar en un contexto de sistema donde algunos componentes ya han sido especificados (generalmente ni por sus atributos de confiabilidad) y los requisitos deben cumplirse manipulando un número limitado de alternativas. Los resultados de estos esfuerzos se presentan en un formato char que permite a la administración del sistema realizar la selección final entre las configuraciones que cumplen o casi cumplen con los requisitos de confiabilidad.

Se seleccionaron los números de confiabilidad y costo utilizados en el volumen para brindar al lector ejemplos concretos de resultados de análisis y decisiones de diseño. No pretenden representar valores reales que puedan encontrarse en los sistemas prácticos actuales.

El libro está diseñado para leerse en secuencia. Los grupos de interés son:

  • General: ¿De qué se trata la confiabilidad del sistema?
  • Gestión: ¿Qué decisiones clave se deben tomar sobre la confiabilidad del sistema?
  • Supervisión: ¿cómo se puede mejorar la eficacia del grupo de confiabilidad?
  • Profesional: ¿Cómo puedo mejorar mi trabajo y mis habilidades de presentación?

El autor se basó en la experiencia de muchos años en Sperry Flight Systems (ahora una división de Honeywell), en The Aerospace Corporation y en su empleador actual, SoHaR Inc. La indulgencia de este último ha hecho posible este libro.

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