Spolehlivost: co se dá spočítat a co ne

Tohle je statická kopie kapitoly pro vyhledávače. Interaktivní verze má animované obrázky, kontrolní otázky a tlačítka, která příklad načtou do kalkulačky.

Dosažené PL závisí na čtyřech věcech: na struktuře (kategorie), na spolehlivosti součástí (MTTF_D), na diagnostice (DC_avg) a na odolnosti proti společné příčině (CCF). Tři z nich se dají spočítat na papíře a nástroj to dělá. Ta čtvrtá — poslední krok k číslu PFH — ne, a v téhle kapitole je napsané proč.

Kategorie: co struktura vůbec dovolí

Kat.	MTTF_D	DC_avg	CCF	Podstata
B	nízká–střední	žádné	—	prostě to funguje
1	vysoká	žádné	—	osvědčené součásti
2	nízká–vysoká	nízké–střední	ano	jeden kanál, ale testovaný
3	nízká–vysoká	nízké–střední	ano	jedna porucha nevadí
4	vysoká	vysoké	ano	i hromadění poruch

Nástroj tuhle tabulku hlídá, protože tady většina návrhů skutečně padá: kategorie 4 se středním DC není kategorie 4, ať se počítá jak chce.

Spolehlivost: v sepnutích, ne v hodinách

Elektromechanická součást se neopotřebuje časem, ale cykly. Proto se z katalogového B10_D počítá:

n_op = ^{d_op · h_op · 3600}⁄_{t_cyklu} MTTF_D = ^B10_D⁄_{0,1 · n_op} T10_D = ^B10_D⁄_{n_op}z cyklů na roky

Sepne to 86400 krát za rok, takže MTTF_D = 2000000 / (0,1 · 86400) = 231,5 roku — třída vysoká.
T10D vychází 23,1 roku. Je to nad dvacetiletou předpokládanou životností, takže výměnu dřív vynutit nemusí. Zkrať dobu cyklu na polovinu a MTTF_D klesne taky na polovinu: spolehlivost elektromechanické součásti se počítá na sepnutí, ne na hodiny.

Zkrať dobu cyklu na polovinu a MTTF_D klesne taky na polovinu. A sleduj T10D: jakmile spadne pod dvacet let, musí se ta součást měnit dřív, než skončí předpokládaná životnost stroje.

Kanál, průměrování a strop

V kanálu se sčítají poruchovosti, ne doby:

¹⁄_{MTTF_D} = Σ ¹⁄_{MTTF_D,i}série v jednom kanálu

Dva různě dobré kanály se slučují vzorcem, který nedovolí, aby dobrý kanál nesl špatný:

MTTF_D = ²⁄₃ ( MTTF_C1 + MTTF_C2 − ( ¹⁄_{MTTF_C1} + ¹⁄_{MTTF_C2} )⁻¹ )symetrizace dvou kanálů

A všechno nad 100 let se stropí (v kategorii 4 nad 2500), aby se spolehlivost součástek nedala nafouknout proti struktuře.

Diagnostika a společná příčina

DC_avg se váží převrácenou MTTF_D, protože nespolehlivý blok potřebuje diagnostiku víc:

DC_avg = ^{Σ DC_i/MTTF_D,i}⁄_{Σ 1/MTTF_D,i}vážený průměr, ne prostý

CCF je bodovník: osm opatření, dohromady 100 bodů, potřeba aspoň 65. Prostředí 25, různorodost 20, oddělení cest 15, ochrana proti přepětí 15, po pěti bodech osvědčené součásti, FMEA a školení, deset za ostatní vlivy. Dvoukanálový návrh, který tohle nesplní, není dvoukanálový — jedna příčina mu vyřadí oba kanály naráz.

A tady nástroj končí, schválně. Poslední krok — z kategorie, MTTF_D a DC_avg na číslo PFH_D — je výsledek Markovových modelů, tabelovaný v placené normě, a jeho sloupce navíc přesahují hranice mezi PL. Neopisuje se sem a nehádá se. Volný nástroj na ten krok je SISTEMA od IFA.

Že je zjednodušená metoda jen dolní odhad, je vidět na příkladech z IFA Reportu: kategorie 3 s vysokou MTTF_D a DC 69,8 % vyjde v tabulce na PL d, ale přesný výpočet dá 8,5·10⁻⁸, tedy PL e. Kdo se spokojí s tabulkou, staví dražší stroj, než musí.