Ingeniería de Confiabilidad: Teoría y Práctica

Ingeniería de Confiabilidad

Sobre el Libro

Ingeniería de Confiabilidad: Teoría y Práctica (Reliability Engineering: Theory and Practice 8th ed. 2017) es un libro publicado por la editorial Springer-Verlag de Berlín. Fue escrito por el Prof. Dr. Alessandro Birolini (nacido en 1940 en Lugano, Suiza), quien es profesor emérito de ingeniería de confiabilidad en el Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zurich (ETH) y cuenta con 15 años de experiencia industrial.

Descripción del Libro

(Extraído y traducido de la contraportada del libro)

Este libro muestra cómo construir y evaluar la Confiabilidad, Disponibilidad, Mantenibilidad y Seguridad [Reliability, Availability, Maintainability & Safety (RAMS)] de componentes, equipos y sistemas. Presenta el estado del arte de la Ingeniería de Confiabilidad (RAMS), en teoría y práctica, y se basa en más de 30 años de experiencia del autor en este campo, la mitad en la industria y la mitad como profesor de ingeniería de confiabilidad en la ETH, Zurich.

La estructura del libro permite un acceso rápido a resultados prácticos. Los métodos y las herramientas se proporcionan de manera que se puedan adaptar para cubrir diferentes niveles de requisitos de RAMS. Gracias a los Apéndices A6 – A8, el libro es matemáticamente autónomo y se puede utilizar como libro de texto o como referencia de escritorio con una gran cantidad de tablas (60), figuras (210) y ejemplos / ejercicios (220, de que 80 como problemas para la tarea). La solicitud de una traducción al chino de este libro y los requisitos muy altos de libros electrónicos (> 10,000 por año desde 2013) fueron la motivación para esta edición final, la decimotercera desde 1985, incluidas las ediciones en alemán. Extendido y revisado cuidadosamente para mejorar la precisión, representa el esfuerzo de mejora continua para satisfacer las necesidades y la confianza del lector.

Las novedades son una introducción a la gestión de riesgos con modelos estructuralmente nuevos basados ​​en procesos semi-Markov y en el concepto de tiempo medio hasta el accidente, fiabilidad y disponibilidad de una redundancia k-out-of-n con tasa de reparación arbitraria para n – k = 2 , 10 nuevos problemas de tarea y refinamientos, en particular, sobre múltiples mecanismos de falla, expresiones aproximadas para grandes sistemas complejos, análisis de datos, comentarios sobre ë, MTBF, MTTF, MTTR, R, PA.

Reseña del Libro

Realizada por Kenneth P. LaSala (Ph.D., KPL Systems, pastpresident, IEEE Reliability Society). Extraído y traducido de la web “ACADEMIA“.

Recientemente, el profesor Dr. Alesandro Birolini publicó la octava edición de su excelente texto titulado Ingeniería, teoría y práctica de la confiabilidad. Para aquellos de ustedes que están familiarizados con sus ediciones anteriores, encontrarán que es una expansión de ediciones anteriores que vale la pena adquirir. Aquellos que no estén familiarizados con las ediciones anteriores encontrarán que esta edición, como las anteriores, es una excelente referencia y un texto instructivo sobre la teoría y la práctica de la disciplina de confiabilidad y disciplinas estrechamente relacionadas.

Este libro muestra cómo incorporar y evaluar la confiabilidad, disponibilidad, mantenibilidad y seguridad (RAMS) en componentes, equipos y sistemas. Presenta el estado del arte de RAMS con respecto a la teoría y la práctica de la disciplina. La estructura del libro permite un acceso rápido a resultados prácticos. El libro presenta métodos y herramientas de una manera que permite adaptarlos a aplicaciones específicas. Hay apéndices que hacen que el libro sea matemáticamente autónomo. El texto extenso se amplía con 60 tablas, 210 figuras, 140 ejemplos y 80 problemas de tarea. Hay una lista de referencias orientada a capítulos y un índice completo para facilitar el uso del libro. Aproximadamente el 40% de las 650 páginas están dedicadas a los once apéndices, muchos de los cuales son pequeños textos tutoriales en sí mismos. Entre los temas descritos en los apéndices se encuentran la teoría básica de la probabilidad, la teoría básica de los procesos estocásticos, la estadística matemática básica y las tablas y gráficos.

El prefacio de la octava edición establece que esta edición final amplía y reemplaza todas las ediciones anteriores y detalla las muchas mejoras que se realizaron en la octava adición, demasiadas para contarlas en esta revisión. Dicho esto, este revisor resumirá solo algunas de esas mejoras. Una novedad en el libro es una introducción a la gestión de riesgos con modelos estructuralmente nuevos basados ​​en procesos semi-Markov. También es nueva la inclusión del concepto de tiempo medio hasta el accidente, la discusión de la confiabilidad y disponibilidad de un k-de-nredundancia con una tasa de reparación arbitraria para nk = 2, diez nuevos problemas de tarea y mejoras en los mecanismos de tasa de falla múltiple. , expresiones aproximadas para sistemas grandes y complejos y análisis de datos.

El libro es muy completo en cuanto a temas. Dos inclusiones que le gustan particularmente a este revisor son la asignación de confiabilidad, Sección 2.4, y la confiabilidad humana, Sección 6.10. Ambos temas no se tratan bien en otros textos, pero el autor proporciona una cantidad razonable de cobertura para ellos en esta edición. Para la asignación, el autor describe brevemente varios enfoques para asignar confiabilidad e incluye un enfoque de optimización que incluye la consideración del costo. Para el tema a menudo considerado misterioso de la confiabilidad humana, el autor ofrece una descripción muy breve de los métodos de análisis disponibles y luego presenta tres modelos básicos estructuralmente nuevos que combinan la probabilidad de error humano y el tiempo necesario para realizar una tarea. La sección 5.2.5 incluye algunas pautas de diseño para reducir el error humano.

Como en los casos de las ediciones anteriores, el libro está muy bien escrito. Este revisor recomienda encarecidamente el libro como referencia de escritorio y como texto instructivo.

Contenido del Libro

(Información extraída y traducida del libro)

El libro cuenta con ocho capítulos y once apéndices.

Los capítulos abordan:

  1. Conceptos básicos, garantía de calidad y confiabilidad de equipos y sistemas complejos.
  2. Análisis de confiabilidad durante la fase de diseño.
  3. Pruebas de calificación de componentes y conjuntos.
  4. Análisis de mantenibilidad.
  5. Pautas de diseño para la confiabilidad, la capacidad de mantenimiento y la calidad del software.
  6. Fiabilidad y disponibilidad de sistemas reparables.
  7. Control estadístico de calidad y pruebas de confiabilidad.
  8. Garantía de calidad y fiabilidad durante la fase de producción.

Los apéndices abordan:

  1. Términos y definiciones.
  2. Estándares de calidad y confiabilidad.
  3. Definición y realización de requisitos de calidad y confiabilidad.
  4. Listas de verificación para revisiones de diseño.
  5. Requisitos para los sistemas de notificación de datos de calidad.
  6. Teoría básica de la probabilidad.
  7. Teoría básica de los procesos estocásticos.
  8. Estadística matemática básica.
  9. Tablas y gráficos.
  10. Propiedades del componente tecnológico básico.
  11. Problemas para la tarea.

También hay una breve lista de acrónimos y secciones completas de referencias e índices.

1. Conceptos básicos, garantía de calidad y confiabilidad (RAMS) de equipos y sistemas complejos

(Extraído y traducido del libro)

Teniendo en cuenta que los equipos y sistemas complejos generalmente son reparables, contienen redundancia y deben ser seguros, el término confiabilidad aparece a menudo para la confiabilidad, disponibilidad, capacidad de mantenimiento y seguridad. RAMS se utiliza para señalar esto siempre que sea necesario en este libro. El propósito de la ingeniería de confiabilidad es desarrollar métodos y herramientas para evaluar las cifras de RAMS de componentes, equipos y sistemas, así como apoyar a los ingenieros de desarrollo y producción en la construcción de estas características. Para que sea rentable y rentable, la ingeniería de confiabilidad (RAMS) debe integrarse en las actividades del proyecto, respaldar la garantía de calidad y los esfuerzos de ingeniería simultáneos, y debe realizarse sin burocracia. Este capítulo presenta conceptos básicos, muestra sus relaciones y analiza las tareas necesarias para asegurar la calidad y confiabilidad (RAMS) de equipos y sistemas complejos con requisitos de alta calidad y confiabilidad (RAMS). En el Apéndice A1 se incluye una lista completa de definiciones con comentarios. Los estándares de garantía de calidad y confiabilidad (RAMS) se analizan en el Apéndice A2. Los refinamientos de los aspectos de gestión se encuentran en los Apéndices A3 -A5. La gestión de riesgos se considera en las Secciones 1.2.7 y 6.11.

1.1 Introducción

(Extraído y traducido del libro)

Hasta la década de 1950, los objetivos de calidad se consideraban alcanzados cuando el ítem considerado se encontraba libre de defectos y fallas sistemáticas en el momento en que dejaba el fabricante. +) La creciente complejidad de los equipos y sistemas, así como el rápido aumento de los costos incurridos por la pérdida de operación como consecuencia de fallas, han llevado los aspectos de confiabilidad, disponibilidad, mantenibilidad y seguridad a un primer plano. La expectativa actual es que los equipos y sistemas complejos no solo estén libres de defectos y fallas sistemáticas en el tiempo t = 0 (al iniciar la operación), sino que también realicen la función requerida sin fallas durante un intervalo de tiempo establecido y tengan un comportamiento a prueba de fallas. , yo. mi. preservar la seguridad, en caso de fallas críticas (o catastróficas). Sin embargo, la pregunta de si un ítem determinado funcionará sin fallas durante un período de tiempo determinado no puede responderse con un o un no, según una prueba de aceptación.

+) En este libro no se hace distinción entre defecto e inconformidad (excepto pp. 388, 394, 395); sin embargo, el defecto tiene una connotación legal y debe utilizarse cuando se trata de la responsabilidad del producto.

La experiencia muestra que solo se puede dar una probabilidad de que esto ocurra. Esta probabilidad es una medida de la confiabilidad del elemento y se puede interpretar de la siguiente manera:

Si n elementos estadísticamente idénticos e independientes se ponen en funcionamiento en el tiempo t = 0 para realizar una misión determinada y n – £ n de ellos la cumplen con éxito, entonces la relación n – / n es una variable aleatoria que converge para aumentar n a la valor verdadero de la confiabilidad (ecuación (A6.146) en la p. 472).

Los parámetros de rendimiento, así como la confiabilidad, la disponibilidad, la capacidad de mantenimiento y la seguridad, deben incorporarse durante el diseño y desarrollo y mantenerse durante la producción y operación del ítem. Después de la introducción de algunos conceptos importantes en la Sección 1.2, la Sección 1.3 brinda tareas y reglas básicas para la garantía de calidad y confiabilidad (RAMS) de equipos y sistemas complejos (las mejoras se encuentran en los Apéndices A1-A5).

1.2 Conceptos básicos

(Extraído y traducido del libro)

Esta sección presenta conceptos importantes utilizados en la ingeniería de confiabilidad (RAMS) y muestra sus relaciones (consulte el Apéndice A1 para obtener una lista más completa).

1.2.1 Confiabilidad

(Extraído y traducido del libro)

La Confiabilidad es una característica del ítem, expresada por la probabilidad de que realice su función requerida bajo condiciones dadas durante un intervalo de tiempo establecido. Generalmente se designa por R. Desde un punto de vista cualitativo, la confiabilidad también se puede definir como la capacidad del ítem para permanecer funcional. Cuantitativamente, la confiabilidad especifica la probabilidad de que no ocurra ninguna interrupción operativa durante un intervalo de tiempo establecido. Esto no significa que las piezas redundantes no puedan fallar, dichas piezas pueden fallar y repararse en línea [es decir, sin interrupción operativa a nivel de ítem (sistema)]. Por tanto, el concepto de fiabilidad se aplica tanto a los elementos no reparables como a los reparables (Capítulos 2 y 6, respectivamente). Para que tenga sentido, una declaración numérica sobre la confiabilidad (p. Ej. R = 0 9.) debe ir acompañada de una definición clara de

la función requerida, las condiciones ambientales, de operación y mantenimiento, así como la duración de la misión y el estado del ítem al comienzo de la misión (a menudo se asume tácitamente como nuevo o como nuevo).

Un ítem es una unidad funcional o estructural de complejidad arbitraria (por ejemplo, componente (pieza, dispositivo), ensamblaje, equipo, subsistema, sistema) que puede considerarse una entidad para las investigaciones. +) Puede consistir en hardware, software o ambos, y también puede incluir recursos humanos. Suponiendo aspectos humanos ideales y apoyo logístico, se debe preferir el sistema técnico; sin embargo, el sistema se usa a menudo por simplicidad.

+) El Sistema se refiere en este libro (como a menudo en la práctica) al nivel de integración más alto del elemento considerado.

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