Sobre el Libro
Ingeniería de Confiabilidad del Ciclo de Vida (Life Cycle Reliability Engineering, 1st Edition), es un libro de 544 páginas escrito por Guangbin Yang y fue publicado por la editorial Wiley en el año 2007 en su primera edición.
Descripción del Libro
(Información extraída y traducida del sitio web del libro en Amazon)
Ingeniería de confiabilidad del producto desde el concepto hasta el mercado.
En el actual entorno empresarial global y competitivo, los profesionales de la confiabilidad se enfrentan continuamente al desafío de mejorar la confiabilidad, acortar los ciclos de diseño, reducir los costos y aumentar la satisfacción del cliente. Confiabilidad del ciclo de vida La ingeniería detalla técnicas prácticas, efectivas y actualizadas para asegurar la confiabilidad durante todo el ciclo de vida del producto, desde la planificación y el diseño hasta las pruebas y la garantía del rendimiento. Estas técnicas permiten que las iniciativas de calidad en curso, incluidas las basadas en Six Sigma y los métodos Taguchi, produzcan un rendimiento máximo. Completo con ejemplos del mundo real, estudios de casos y ejercicios, este recurso cubre:
- Definición de confiabilidad, métricas y distribuciones de la vida del producto (exponencial, Weibull, normal, lognormal y más).
- Metodologías, herramientas y aplicaciones prácticas del modelado y asignación de confiabilidad del sistema.
- Técnicas de diseño robustas y confiables.
- Posible evitación del modo de falla, incluido el análisis de modos y efectos de falla (FMEA) y el análisis de árbol de fallas (FTA).
- Métodos de prueba de vida acelerada, modelos, planes y técnicas de análisis de datos.
- Ensayos de degradación y métodos de análisis de datos, que abarcan tanto inspecciones destructivas como no destructivas.
- Metodologías prácticas para la verificación y el cribado de la confiabilidad.
- Políticas de garantía, análisis de datos, monitoreo de fallas de campo y reducción de costos de garantía.
Todas las técnicas de confiabilidad descritas se aplican de inmediato a la planificación, el diseño, las pruebas, la detección de estrés y el análisis de garantía de productos. Este libro es un recurso imprescindible para los ingenieros y otras personas responsables de la confiabilidad y la calidad y para los estudiantes graduados en los cursos de ingeniería de calidad y confiabilidad.
Sobre el autor
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El Dr. Guangbin Yang es un experto técnico en confiabilidad en Ford Motor Company. Es presidente del Comité de Sistemas Automotrices de la IEEE Reliability Society y recibió el premio al Ingeniero del Año de la Sociedad en 2002. Líder reconocido en áreas de confiabilidad y calidad, ha publicado numerosos artículos en revistas técnicas.
Como ingeniero principal de confiabilidad de Ford Motor Company, Guangbin Yang participa en todos los aspectos del diseño y producción de sistemas automotrices complejos. Centrándose en problemas y soluciones del mundo real, Life Cycle Reliability Engineering cubre la gama de técnicas utilizadas para garantizar la confiabilidad a lo largo del ciclo de vida de un producto. Yang extrae ejemplos del mundo real de su trabajo y de otras industrias para explicar los métodos de diseño robusto (diseñar confiabilidad en un producto o sistema antes de tiempo), pruebas estadísticas y de productos reales, pruebas de software y, en última instancia, verificación y garantía de la confiabilidad de los productos finales.
Opiniones
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“Este libro es bastante diferente de los libros tradicionales escritos hasta ahora sobre ingeniería de confiabilidad y está escrito por una persona que tiene una rica experiencia industrial trabajando con Ford Motor Company. El libro es bastante informativo y proporciona una buena visión de las metodologías y técnicas utilizadas en ingeniería de confiabilidad. Esto contribuirá en gran medida a crear productos competitivos que funcionen bien en el mercado y que también brinden satisfacción al cliente “. (Revista Internacional de Ingeniería de Performabilidad; 1/09)
“Es un libro muy práctico que ofrece una discusión exhaustiva sobre conceptos y técnicas de ingeniería de confiabilidad a lo largo del ciclo de vida del producto. El autor ha hecho un gran trabajo al explicar las técnicas de confiabilidad actualizadas de una manera muy práctica y utilizando métodos simples y lenguaje sencillo. Este libro resultará muy útil para ingenieros de confiabilidad, ingenieros de pruebas, ingenieros de calidad e ingenieros de diseño “. (Revisión de confiabilidad, diciembre de 2008)
“Este libro ofrece tanto a los ingenieros principiantes como a los experimentados una descripción general muy agradable de los diferentes métodos y herramientas que se pueden utilizar para la ingeniería de confiabilidad. Es muy bueno que el libro brinde muchos ejemplos (a menudo simplificados); por lo tanto, no será difícil aplicar la teoría en la práctica industrial “. (Ingeniería de Calidad y Confiabilidad Internacional, 2008)
“Este es un libro útil e importante. Debería estar en el estante de todos los ingenieros de confiabilidad y otros ingenieros que tienen la responsabilidad de la confiabilidad del producto. También será de interés para muchos de los que realizan investigaciones en el área. En general, el libro está bien escrito y es fácil de leer “. (Revista de tecnología de calidad, abril de 2008)
“El autor ha hecho un gran trabajo al explicar las técnicas prácticas y de vanguardia para acceder y mejorar la confiabilidad durante todo el ciclo de vida del producto. Este libro delibera sobre una amplia gama de temas en la ingeniería de confiabilidad. Ejemplos prácticos y ejercicios, principalmente de la industria automotriz, se utilizan para ilustrar las ideas y metodologías. Se espera que los lectores de este libro tengan algún conocimiento de inferencia estadística básica, modelos estadísticos y teoría de probabilidad. Este libro será de uso práctico para una variedad de ingenieros, incluidos ingenieros de confiabilidad, ingenieros de calidad, ingenieros de pruebas, ingenieros de sistemas o ingenieros de diseño, que están trabajando en diferentes etapas del ciclo de vida del producto. También servirá como un libro de texto o un libro de referencia para los estudiantes en un curso sobre confiabilidad, calidad , o ingeniería industrial “. (Technometrics, febrero de 2008)
Tabla de Contenido
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- 1 Ingeniería de confiabilidad y ciclo de vida del producto
- 2 Métricas de definición de confiabilidad y distribuciones de la vida útil del producto
- 3 Planificación y especificación de confiabilidad
- 4 Evaluación y asignación de confiabilidad del sistema
- 5 Mejora de la confiabilidad a través de un diseño robusto
- 6 Evitación potencial del modo de falla
- 7 pruebas de vida acelerada
- 8 Análisis y pruebas de degradación
- 9 Pruebas de verificación de confiabilidad
- 10 Detección de estrés
- 11 Análisis de garantía
- Problemas
- Apéndice: Matrices ortogonales, gráficos lineales y tablas de interacción
- Referencias
- Índice
Ingeniería de Confiabilidad
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La ingeniería de confiabilidad es la disciplina de asegurar que un producto sea confiable cuando se opere de una manera específica. En otras palabras, la función de la ingeniería de confiabilidad es evitar fallas. En realidad, los fracasos son inevitables; un producto fallará tarde o temprano. La ingeniería de confiabilidad se implementa tomando acciones estructuradas y factibles que maximizan la confiabilidad y minimizan los efectos de fallas. En general, son necesarios tres pasos para lograr este objetivo. El primer paso es construir la máxima confiabilidad en un producto durante la etapa de diseño y desarrollo. Este paso es más crítico porque determina la confiabilidad inherente. El segundo paso es minimizar la variación del proceso de producción para asegurar que el proceso no degrade apreciablemente la confiabilidad inherente. Una vez que se implementa un producto, se deben iniciar las operaciones de mantenimiento adecuadas para aliviar la degradación del rendimiento y prolongar la vida útil del producto. Los tres pasos emplean una gran variedad de técnicas de confiabilidad, que incluyen, por ejemplo, planificación y especificación de confiabilidad, asignación, predicción, diseño de confiabilidad robusto, análisis de modos y efectos de falla (FMEA), análisis de árbol de fallas (FTA), pruebas de vida acelerada, pruebas de degradación, etc. pruebas de verificación de confiabilidad, detección de estrés y análisis de garantías. Para estar a la altura del mayor potencial inherente a estas técnicas de confiabilidad para productos específicos, debemos desarrollar e implementar programas de confiabilidad apropiados y adecuados que sinteticen estas técnicas de confiabilidad individuales. En particular, dichos programas incluyen las tareas de especificar los requisitos de confiabilidad, personalizar y secuenciar las técnicas de confiabilidad, orquestar la implementación y documentar los resultados. En los capítulos siguientes describimos programas de confiabilidad en detalle y técnicas de confiabilidad individuales.
Ciclo de Vida del Producto
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El ciclo de vida del producto se refiere a las fases secuenciales desde la planificación del producto hasta la eliminación. Generalmente, comprende seis etapas principales. Las etapas, desde la planificación del producto hasta la producción, tienen lugar durante la creación del producto y, por lo tanto, se denominan colectivamente proceso de realización del producto. Las tareas de cada etapa se describen brevemente a continuación.
Fase de planificación del producto: la planificación del producto consiste en identificar las necesidades del cliente, analizar las tendencias comerciales y la competencia del mercado y desarrollar propuestas de productos. Al comienzo de esta fase, se debe establecer un equipo interfuncional que represente diferentes funciones dentro de una organización, incluidas las de marketing, financiación, investigación, diseño, pruebas, fabricación, servicio y otras funciones. A veces, se contrata a representantes y consultores de proveedores para que participen en parte del trabajo de planificación. En esta fase, el equipo está autorizado para realizar una serie de tareas, incluido el análisis de tendencias comerciales, la comprensión de las expectativas del cliente, el análisis competitivo y la proyección del mercado. Si la planificación inicial justifica un mayor desarrollo del producto, el equipo describirá los beneficios del producto a los clientes, determinará las características del producto, establecerá el rendimiento del producto, desarrollará propuestas de producto y establecerá el tiempo de comercialización y las líneas de tiempo para la finalización de tareas tales como diseño, validación. y producción.
Fase de diseño y desarrollo: Esta fase generalmente comienza con la preparación de especificaciones detalladas del producto sobre confiabilidad, características, funcionalidades, economía, ergonomía y legalidad. Las especificaciones deben cumplir con los requisitos definidos en la fase de planificación del producto, garantizar que el producto satisfaga las expectativas del cliente, cumplir con las regulaciones gubernamentales y establecer una sólida posición competitiva en el mercado. El siguiente paso es llevar a cabo el diseño conceptual. El punto de partida del desarrollo de un concepto es el diseño de una estructura funcional que determina el flujo de energía e información y las interacciones físicas. Es necesario definir claramente las funciones de los subsistemas dentro de un producto; los requisitos relacionados con estas funciones surgen de las especificaciones del producto. Los diagramas de bloques funcionales siempre son útiles en este paso. Una vez que la arquitectura está completa, la concepción física comienza a determinar cómo se pueden cumplir las funciones de cada subsistema. Este paso se beneficia del uso de técnicas de diseño avanzadas como TRIZ y diseño axiomático (Suh, 2001; K. Yang y El-Haik, 2003) y puede resultar en innovaciones en la tecnología. El diseño conceptual es una etapa fundamental que determina en gran medida la confiabilidad, solidez, costo y otros potenciales competitivos.
El diseño conceptual va seguido de un diseño detallado. Este paso comienza con el desarrollo de especificaciones de diseño detalladas que aseguren que se satisfagan los requisitos del subsistema. Luego, se diseñan los detalles físicos para cumplir las funciones de cada subsistema dentro de la estructura del producto. Los detalles pueden incluir enlace físico, conexión eléctrica, valores nominales y tolerancias de los parámetros funcionales. Los materiales y componentes también se seleccionan en este paso. Vale la pena señalar que el diseño y el desarrollo es esencialmente una tarea iterativa como resultado de la revisión y el análisis del diseño. La implementación de programas de confiabilidad efectivos reducirá la repetición.
Fase de verificación y validación: esta fase consta de dos pasos principales: verificación del diseño (DV) y validación del proceso (PV). Una vez que un diseño se completa con éxito, se construye una pequeña cantidad de prototipos para pruebas DV a fin de demostrar que el diseño cumple con los requisitos funcionales, ambientales, de confiabilidad, normativos y de otro tipo relacionados con el producto, tal como se estipula en las especificaciones del producto. Antes de la prueba DV, se debe desarrollar un plan de prueba que especifique las condiciones de prueba, tamaños de muestra, criterios de aceptación, procedimientos de operación de prueba y otros elementos. Las condiciones de prueba deben reflejar el uso en el mundo real que encontrará el producto cuando se implemente en el campo. Un tamaño de muestra grande en las pruebas de DV a menudo no es asequible; sin embargo, debe ser lo suficientemente grande para que la evidencia que confirme el logro del diseño sea estadísticamente válida. Si se produce una falla o no conformidad funcional, se deben identificar las causas fundamentales de los posibles cambios de diseño. El rediseño debe someterse a pruebas DV hasta que se hayan cumplido por completo todos los criterios de aceptación.
Paralelamente a las pruebas de DV, se puede iniciar la planificación del proceso de producción para que la producción piloto pueda comenzar una vez que se verifique el diseño. La planificación de procesos implica la determinación de métodos para fabricar un producto. En particular, elegimos los pasos necesarios para fabricar el producto, los procesos de herramientas, los puntos de control del proceso y los planes de control, las máquinas, las herramientas y otros requisitos. Una simulación por computadora es útil para crear un proceso de producción estable y productivo.
El siguiente paso son las pruebas fotovoltaicas, cuyo propósito es validar la capacidad del proceso de producción. El proceso no debe degradar la confiabilidad inherente a un nivel inaceptable y debe ser capaz de fabricar productos que cumplan con todas las especificaciones con una variación mínima. En este momento, el proceso se ha configurado y está destinado a la producción a plena capacidad. Por tanto, las unidades de prueba representan los productos que los clientes verán en el mercado. En otras palabras, las muestras y los productos finales no son diferenciables, porque ambos utilizan los mismos materiales, componentes, procesos de producción y técnicas de monitorización y medición de procesos. El tamaño de la muestra puede ser mayor que el de las pruebas DV, debido a la necesidad de evaluar la variación del proceso. Las condiciones de la prueba y los criterios de aceptación son los mismos que los de la prueba DV.
Fase de producción: una vez que se verifica el diseño y se valida el proceso, puede comenzar la producción a plena capacidad. Esta fase incluye una serie de actividades interrelacionadas como el manejo de materiales, producción de piezas, ensamblaje y control y gestión de calidad. Los productos finales están sujetos a una prueba final y luego se envían a los clientes.
Fase de implementación de campo: en esta fase, los productos se venden a los clientes y se dan cuenta de los valores incorporados durante el proceso de realización del producto. Esta fase incluye publicidad de marketing, servicio de ventas, soporte técnico, seguimiento del desempeño en el campo y mejora continua.
Eliminación: esta es la fase terminal de un producto en el ciclo de vida. Un producto se desecha, raspa o recicla cuando no puede continuar el servicio o no es rentable. Un producto no reparable se descarta una vez que falla; un producto reparable puede desecharse porque no es digno de reparación. El servicio de algunos productos reparables se interrumpe porque su desempeño no satisface las demandas del cliente. El fabricante debe brindar soporte técnico para desechar, desmantelar y reciclar el producto para minimizar los costos asociados y el impacto adverso en el medio ambiente.
