TM 5-698-1 C4ISR Tesisleri için Elektrik ve Mekanik Sistemlerin Güvenilirliği ve Erişilebilirliği (19 Ocak 2007)

Özet

TM 5-698-1, tesis yöneticilerine kendi tesislerinin güvenilirlik ve erişilebilirlik temel düzeyini belirleme, zayıf halkaları bulma ve güvenilirliği artırmak için maliyet etkin stratejiler seçme konusunda bilgi ve prosedür sağlar. Kapsamı, C4ISR (komuta, kontrol, haberleşme, bilgisayar, istihbarat, gözetleme ve keşif) tesislerinin elektrik ve mekanik sistemleridir; bu sistemler fiilen askeri veri merkezlerine benzer. Metin, 14 Mart 2003 tarihli önceki baskının yerine geçmiştir ve ticari uygulamaları da dikkate almaktadır.

Birinci bölüm temel kavramları tanımlar: erişilebilirlik (availability) sistemin istenen işlevi yerine getirmeye hazır olduğu zaman oranıdır ve 0,99999 veya yüzde 99,999 gibi yazılır; güvenilirlik arıza olmama olasılığı, bakım yapılabilirlik ise bir öğenin onarılma kolaylığıdır. Metin, elektrik sektörünün tarihsel olarak güvenilirliği erişilebilirlikle eş anlamlı kullandığını da not eder. İkinci bölüm olasılık, güvenilirlik hesabı ve erişilebilirlik hesabını (blok diyagram, seri ve paralel yapılar, MTBF ve MTTR kombinasyonları) işler.

Üçüncü bölüm iyileştirme sürecini iki yoldan anlatır: yeni tesislerde erişilebilirlik gereksinimini belirleyip güvenilirlik ve bakım yapılabilirlik gereksinimlerine türetmek, tek hat şemaları geliştirmek, tahmin analizi ve test yapmak; mevcut tesislerde ise veri toplayıp temel performansı ölçmek, açıkları belirlemek ve maliyet-fayda analiziyle iyileştirmeleri sıralamak. Yedeklilik ve güvenilirlik odaklı bakım (RCM) iyileştirme araçları olarak ele alınır. Dördüncü bölüm modelleme yöntemlerini (minimal kesit kümeleri, ağ indirgeme, Boole cebri, Markov, Monte Carlo) ve çalışılmış örnekleri verir.

Dokümanın en önemli uyarısı analiz sonuçlarının varsayımlara, yönteme ve veriye aşırı duyarlı olmasıdır; dayanak dokümantasyonu olmadan hiçbir sonuç dağıtılmamalıdır. Metin ayrıca UPS akü ömrünün tarihsel olarak sonsuz varsayıldığını, yedek ekipmanın asıl ekipmanlardan farklı dağılımlara sahip olduğunu ve üst akım yönündeki arıza etkilerinin (örneğin açmayan bir kesici) basit yukarıdan aşağı modellerde yakalanamadığını belirtir. Doküman 2007 tarihlidir; yöntemler geçerliliğini korur, ancak bileşen verisi için TM 5-698-5'e başvurulmalıdır.

Öne çıkan noktalar

1. Erişilebilirlik, sistemin işlevini yerine getirebildiği zaman oranıdır; 0,99999 veya yüzde 99,999 (beş dokuz) biçiminde ifade edilir.
2. Üstel dağılımlı arızalarda MTBF'ye eşit bir çalışma süresinde güvenilirlik yalnızca yaklaşık yüzde 37'dir (e^-1 = 0,368).
3. Doğal (inherent) erişilebilirlik Ai = MTBF / (MTBF + MTTR) x 100; yüzde 95 gereksinim, örneğin en az 600 saat MTBF ile en çok 3,5 saat MTTR eşleşmesiyle sağlanabilir.
4. Gözlenen erişilebilirlik A = çalışma süresi / (çalışma + duruş süresi); 10 saatlik duruş 240 saatte yüzde 95,83, 7.200 saatte yüzde 99,86 verir, bu yüzden sözleşmelerde ölçüm aralığı belirtilmelidir.
5. Beş alt sistemli örnekte (MTBF 750-4.000 saat, MTTR 1-4 saat, bazıları çift) 1.000 saatlik 10.000 Monte Carlo denemesinde yüzde 99,7236 erişilebilirlik bulunur; en düşük MTBF'li alt sistem, çift yedekli olsa bile sistem güvenilmezliğinin yüzde 32'sine katkı yapar.
6. Mevcut tesiste erişilebilirliği artırmanın üç yolu vardır: tek nokta arızalarını ortadan kaldıran seçici yedeklilik (jeneratör, chiller, yakıt vb.), RCM ile bakımı iyileştirme ve düşük güvenilirlikli alt sistemleri değiştirme.
7. Yeni tesis sürecinde sıra: erişilebilirlik gereksinimi, bundan türetilen güvenilirlik ve bakım yapılabilirlik gereksinimi, tek hat şeması, analizle tahmin, test, tasarım revizyonu, işletmede sürekli iyileştirme.
8. Seri sistemin güvenilirliği bileşen güvenilirliklerinin çarpımıdır (Lusser yasası); dördüncü bölümdeki sekiz adımlı analiz sürecinde doğrulama her aşamada zorunludur.
9. Basit sistemler için kesit kümesi, ağ indirgeme ve Boole yöntemleri varsayımlar aynıysa benzer sonuç verir; büyük sistemlerde ve zamana bağlı arızalarda (kayış, vana, akü) simülasyon gerekir.
10. Yedek ünitelerden biri arızalandığında, öngörülen yedeklilik düzeyinin korunması için onarılması veya değiştirilmesi gerekir; metin bunu bakım programının temel gerekçesi sayar.

Tasarımda kullanımı

• Veri merkezi şartnamesine erişilebilirlik hedefini yazarken ölçüm aralığını da belirtin; aynı duruş süresi farklı aralıklarda yüzde 95,83 veya yüzde 99,86 gibi çok farklı değerler üretir.
• Kullanıcı hedefini (operasyonel erişilebilirlik) tasarımcının kontrol edebileceği ölçütlere (MTBF, MTTR, doğal erişilebilirlik) dönüştürün ve her alt sistem için hedef paylaştırın.
• Güç ve soğutma topolojilerini blok diyagram veya Monte Carlo ile modelleyin; hangi alt sistemin güvenilmezliğe en çok katkı yaptığını (örnekte yüzde 32) bulup yedekliliği oraya yoğunlaştırın.
• Modelde UPS akü ömrünü sınırsız varsaymayın, yedek ekipmanın farklı arıza dağılımını ve kesicinin açmama gibi yukarı akım etkili arızalarını ayrıca ele alın.
• Model girdisi olarak kullanılan MTBF ve MTTR verisinin kaynağını ve belirsizliğini belgeleyin; metin verinin modelin tek nokta zayıflığı olduğunu açıkça söyler.
• Yedekliliğin toplam arıza sayısını azaltmadığını, yalnızca sistem düzeyindeki kayıp olasılığını azalttığını bakım planlamasında hesaba katın.

Kimler okumalı

Erişilebilirlik hedefi belirleyen, topoloji karşılaştıran ve RAM modellemesi yapan tasarım ve işletme mühendisleri.

Belgenin bölümleri

1. Bölüm 1 Giriş: amaç, kapsam, tanımlar, tarihsel bakış
2. 1-6 Güvenilirlik, bakım yapılabilirlik ve erişilebilirlik ilişkisi
3. 1-7 Erişilebilirlik ve güvenilirliğin C4ISR tesisleri için önemi
4. 1-8 C4ISR tesislerinde erişilebilirliği iyileştirme
5. Bölüm 2 Temel güvenilirlik ve erişilebilirlik kavramları
6. 2-1 Olasılık ve istatistik
7. 2-2 Güvenilirlik hesabı
8. 2-3 Erişilebilirlik hesabı
9. 2-4 Tahminler ve değerlendirmeler
10. Bölüm 3 C4ISR tesislerinde erişilebilirliğin iyileştirilmesi
11. 3-2 Yeni tesisler / 3-3 Mevcut tesisler
12. 3-4 Yedeklilik ekleyerek iyileştirme
13. 3-5 / 3-6 Güvenilirlik odaklı bakım (RCM) ile iyileştirme
14. Bölüm 4 Güvenilirlik ve erişilebilirliğin değerlendirilmesi: yöntemler, modelleme örnekleri, karmaşıklıklar
15. Ek B Güvenilirliğin matematiği
16. Ek C Nokta tahminleri ve güven sınırları
17. Ek D Güvenilirliğin saha ölçümlerini etkileyen faktörler

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Headquarters, Department of the Army

Yayıncı

Headquarters, Department of the Army (U.S. Army Corps of Engineers)

Yıl

2007

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Kamu kurumu

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

Lisans

ABD kamu malı — ABD kamu kurumu yayını; serbestçe kullanılabilir

Lisans kanıtı

www.copyright.gov

Künye