TM 5-698-3 C4ISR Tesisleri için Güvenilirlik Ön Bilgi Kılavuzu (14 Ekim 2005)

Özet

TM 5-698-3, komuta ve veri işleme merkezleri gibi kritik görev tesislerinin ekipmanını satın alan ve destekleyen personel için güvenilirlik konusuna temel bir giriş ve genel bakış sunar. Teori bilinçli olarak sınırlı ve basit tutulmuştur; ticari uygulamalardan ve yıllara yayılan güvenilirlik programı deneyiminden yararlanır. Metin, 10 Temmuz 2003 tarihli önceki baskının yerine geçer. Güvenilirliğin son otuz yılda önem kazandığını, çünkü sistemlerin karmaşıklaştığını, destek maliyetlerinin arttığını ve savunma bütçelerinin azaldığını belirtir.

İkinci bölüm matematiksel temeli verir: olasılık ve istatistik, güvenilirlik fonksiyonları ve örnekleme ile kestirim. Üstel dağılımda güvenilirlik R(t) = e^(-lambda t) ve MTBF 1/lambda'dır. Üçüncü bölüm güvenilirlik tahminini ve blok diyagram modellemeyi ele alır; yazarlar 'tahmin' sözcüğünün falcılığı çağrıştırdığını, oysa bunun bir tasarımın veya ürünün güvenilirlik düzeyinin nicel değerlendirmesinden ibaret olduğunu söyler. Seri sistemde güvenilirlik elemanların çarpımıdır; aktif paralelde R = 1 - (1-R1)(1-R2)(1-R3) olur.

Dördüncü bölüm güvenilirlik için tasarımı sekiz adımda işler: gereksinim belirleme ve paylaştırma, sistem güvenilirlik modeli, analizler (FMECA, hata ağacı, termal analiz, en kötü durum devre analizi vb.), tasarım, geliştirme testi, tasarımı yineleme, doğrulama testi ve ekip yaklaşımı. Yedeklilik için önemli bir uyarı verir: yedeklilik yalnızca sistem düzeyi görev güvenilirliğini artırır, tek tek öğelerin güvenilirliğini değil, hatta temel güvenilirliği azaltır; çünkü daha fazla arıza (görev arızası olmasa da) meydana gelir ve destek maliyeti artar. Beşinci bölüm üretim ve kalite kontrolü, altıncı bölüm işletmedeki veri toplama ve eğilim izlemeyi anlatır.

Dokümanın sınırı genel ve öğretici nitelikte olmasıdır; tesise özgü arıza oranı verisi içermez, bu veriler TM 5-698 serisinin diğer ciltlerindedir (özellikle TM 5-698-5). 2005 tarihlidir. Ek B doğal ve operasyonel erişilebilirliği; Ek C ise arıza oranı, benzerlik analizi, gerilim-dayanım girişimi, deneysel model ve arıza verisi analizi örneklerini verir. Veri merkezi tasarımcısı için en değerli kısım, blok diyagram formülleri ve yedeklilik uyarılarıdır.

Öne çıkan noktalar

1. Üstel arıza dağılımında güvenilirlik R(t) = e^(-lambda t) ve MTBF (veya MTTF) 1/lambda'ya eşittir.
2. Seri sistem güvenilirliği elemanların güvenilirliklerinin çarpımıdır: R = R1 x R2 x R3.
3. Aktif paralel yedeklilikte R_sistem = 1 - (1-R1)(1-R2)(1-R3); mükemmel anahtarlamalı, üç elemanlı enerjisiz bekleme kümesi için R = e^(-lambda t) + lambda t e^(-lambda t) + 0,5 (lambda t)^2 e^(-lambda t).
4. Paylaştırma örneği: 10 saatlik görevde yüzde 95 sistem güvenilirliği için A, B ve C alt sistemlerinin RA x RB x RC çarpımı 0,95 olmalıdır.
5. Doğal erişilebilirlik Ai = MTBF / (MTBF + MTTR) olup lojistik ve idari gecikmeleri dışarıda bırakır.
6. Operasyonel erişilebilirlik Ao = MTBM / (MTBM + MDT) x yüzde 100, tüm önleyici ve düzeltici bakımı ve lojistik gecikmeleri hesaba katar; MMax(95) = 6 saat gibi bir bakım yapılabilirlik şartı, onarımların yüzde 95'inin 6 saat içinde bittiği anlamına gelir.
7. Yedeklilik temel güvenilirliği azaltır: daha fazla bileşen daha fazla arıza ve onarım demektir, ağırlık, maliyet ve karmaşıklık da artar.
8. Güvenilirlik zamanla genellikle bozulur; nedenleri arasında işletme konseptinin veya ortamın değişmesi, yetersiz eğitim, yıpranma ve tedarikçi değişimi sayılır; kök neden doğru belirlenmeden tasarım değişikliği yapılmamalıdır.
9. Parçalar mümkün olduğunca standart seçilmeli ve eksik yük altında kullanılmalıdır (derating); azami kapasitede çalıştırmak arıza oranını artırır ve geçici aşırı yüklere pay bırakmaz.

Tasarımda kullanımı

• UPS, jeneratör ve chiller zincirini seri-paralel blok diyagram olarak çizin; seri bölümlerin çarpımı ve paralel bölümlerin formülüyle sistem güvenilirliğini önce kağıt üzerinde hesaplayın.
• Sistem güvenilirlik hedefini alt sistemlere paylaştırırken çarpım koşulunu (örnekte RA x RB x RC = 0,95) kontrol edin.
• Yedeklilik eklemeden önce ek bileşenlerin getireceği arıza ve bakım yükünü ve maliyetini değerlendirin; yedeklilik görev güvenilirliğini artırır ama temel güvenilirliği düşürür.
• Erişilebilirlik hedefini hem doğal (MTBF/MTTR) hem de operasyonel (MTBM/MDT) biçimde tanımlayın ve bakım yapılabilirlik gereksinimini yüzde 95'lik onarım süresi gibi ölçülebilir bir şart olarak yazın.
• Ekipmanı üretici sınırının altında yükleyerek (derating) çalıştırma ve ortamı (sıcaklık, titreşim vb.) tasarım aşamasında karakterize etme maddelerini tasarım kriterlerine ekleyin.
• İşletmede arıza verisini toplayıp eğilim izleyin; güvenilirlik düşüşünde önce eğitim, işletme koşulu ve bakım nedenlerini inceleyin, sonra tasarım değişikliğine gidin.

Kimler okumalı

Güvenilirlik mühendisliğine yeni başlayanlar, veri merkezi topolojilerini erişilebilirlik matematiğiyle değerlendirecek tasarımcılar.

Belgenin bölümleri

1. Bölüm 1 Güvenilirliğe giriş: amaç, kapsam, tanımlar, tarihsel bakış, güvenilirliğin önemi
2. Bölüm 2 Güvenilirlik ve matematiksel temelleri
3. 2-2 Matematiksel temeller: olasılık ve istatistik
4. 2-4 Örnekleme ve kestirim
5. Bölüm 3 Güvenilirlik tahmini
6. 3-5 Güvenilirlik modelleme (seri, paralel, k-of-N)
7. Bölüm 4 Güvenilirlik için tasarım
8. 4-1 Gereksinimleri belirleme ve paylaştırma
9. 4-3 Analizlerin yapılması
10. 4-4 Güvenilirlik için tasarım
11. 4-5 Geliştirme testi
12. 4-7 Doğrulama testleri
13. Bölüm 5 Güvenilir sistemlerin üretimi
14. Bölüm 6 Güvenilirliğin iyileştirilmesi: veri toplama, eğilim izleme, düzeltici eylemler
15. Ek B Erişilebilirlik
16. Ek C Güvenilirlik tahmin yöntemlerine örnekler

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Headquarters, Department of the Army

Yayıncı

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

Yıl

2005

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