Edição 36, Março 2008

Usando os Ciclos de Operação (serviço) em Análises de Confiabilidade de Sistema

Os componentes de um sistema talvez não operem continuamente durante uma missão do sistema, ou talvez sejam submetidos a cargas maiores ou menores que sua carga nominal durante a operação do sistema. Para modelar isto, um fator chamado “ciclos de operação" é utilizado. Os ciclos de operação também podem ser utilizados para computar as alterações no stress ambiental, tais como mudanças de temperatura, que podem afetar o funcionamento de um componente. O uso dos ciclos de operação, na modelagem e análise da confiabilidade de um sistema, proporciona uma maior flexibilidade para o analista. Este artigo explica como realizar a análise utilizando os ciclos de operação no BlockSim 7.

Análises com Ciclos de Operação

O ciclo de operação apresenta resultados positivos, o resultado igual a 1 representa uma operação contínua em carga nominal. Quaisquer valores diferentes de 1 representam outros valores de carga com relação à carga nominal (ou o tempo total de funcionamento). O valor do ciclo de operação depende da Relação Vida-Stress (LSR) do componente. Se pudermos assumir uma LSR linear, o ciclo de operação é simplesmente a relação da carga no componente (V2) com a carga nominal (V1), isto é, d_c. = (V2/V1), já para uma potência inversa da LSR, d_c = (V₂/V₁)ⁿ. Um ciclo de operação com valor superior a 1 indica uma carga acima do valor nominal. Já com o valor inferior a 1 indica que o componente está operando com uma carga inferior à carga nominal ou não opera continuamente durante a missão do sistema. Por exemplo, um ciclo de operação igual a 0.5 pode ser utilizado por um componente que funciona apenas metade do tempo durante a missão do sistema.

As medidas de confiabilidade para um componente com um ciclo de operação são calculadas como se segue. A variável d_c representa o ciclo de operação durante uma missão particular do componente, t representa o tempo da missão e t' representa o tempo de vida acumulado. Então:

t' = d_c × t

A equação de confiabilidade para o componente é:

R(t') = R(d_c × t)

A pdf do componente é:

Exemplo 1: Componentes com uso intermitente

O uso dos ciclos de operação no BlockSim permite especificar o uso do bloco em relação a uma porcentagem de utilização do sistema. Um componente com uso intermitente, tal qual o drive de CD de um computador, pode acumular apenas 18 minutos de uso para cada hora de operação do computador, e teria um ciclo de operação (taxa de utilização), de 0.30.

Considere um computador como um sistema com três componentes em série: um transformador, um disco rígido e um drive de CD, como mostrado no próximo diagrama de blocos de confiabilidade (RBD).

Suponha que os três componentes seguem uma distribuição Weibull de falha sujeito as condições normais de funcionamento, os parâmetros são β1 = 1,5 e η1 = 5000 dias para o processador, β2 = 2,5 e η2 = 3000 dias para o disco rígido e β3 = 2 e η3 = 4000 dias para o drive de CD. O drive de CD é usado apenas 30% do tempo. 

A distribuição de falha para o drive de CD é incorporada como segue:

Exemplo 2: Componentes Estressados

Os ciclos de operações também podem ser usados para modelar componentes que estão super estressados (d_c > 1) ou sujeito ao estresse (d_c < 1). Assuma que, sob certas condições de elevado estresse de temperatura e umidade, os componentes do RBD acima apresentem um fator d_c de estresse igual a 1,5. As propriedades d_c dos blocos seriam incorporadas como segue:

Note que o fator d_c do drive de CD reflete a combinação do ambiente estressado e a taxa de utilização (ou seja, d_c = 0.3 × 1.5 = 0.45). 

A confiabilidade do sistema, computador, depois de um ano (365 dias) de operação sob condições elevadas e assumindo que o drive de CD é usado apenas 30% do tempo, é estimada em 0,9492, conforme mostrado a seguir.

Exemplo 3: Alterando Uso de Fatores de Taxa / Estresse sobre Diferentes Fases de uma Operação.

Todos os componentes de um sistema podem estar coletivamente sujeitos a diferentes condições operacionais a medida que o sistema passa por diferentes fases de sua missão. Tal cenário pode ser modelado atribuindo um valor ao ciclo de operação para cada fase do sistema. Por exemplo, a carga sobre os componentes de em uma aeronave poderão ser diferentes durante a rolagem (por exemplo, d_c =1), a decolagem (por exemplo, d_c =1,5), cruzeiro (por exemplo, d_c =1,1) e desembarque (por exemplo, d_c =1,3).

Os diagramas de Fase serão discutidos em futuros artigos da Reliability Edge e da Reliability HotWire. Para obter mais informações sobre diagramas de fase de Confiabilidade, veja on-line Referência de Análises de Sistema [EN] da ReliaSoft.

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Última Alteração: 17-10-06
 

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