Қателікке төзімділікті талдаудың 5 үздік сенімділік әдісі

Егер жүйенің кейбір бөліктері істен шықса да жұмысын жалғастырса, онда бұл ақауға төзімді жүйе деп аталады. Бұл қабілет тоқтап қалу мүмкін емес көптеген қолданбаларда маңызды болып табылады.

 

1-сурет. Ешбір жүйе ақаулар мен сәтсіздіктерден толықтай аулақ бола алмайды. Сурет Canva компаниясының рұқсатымен пайдаланылған

 

Міне, ақауға төзімділікті талдаудың ең үздік бес сенімділік әдісі:

 

#1: Ақау ағашын талдау (FTA)

FTA — бұл ақауға төзімділікті талдауға кеңінен қолданылатын әдіс, ол жүйенің барлық компоненттеріндегі әртүрлі ақаулардың комбинацияларын анықтап, бүкіл жүйенің апатты сәтсіздігіне әкелуі мүмкін жағдайларды зерттейді. FTA мақсаты — әртүрлі сценарийлердің ықтималдығын бағалап, оларды болдырмау немесе жеңілдету жолдарын табу.

 

2-сурет. Ақау ағашын талдау (FTA) блок-схемасы. Сурет Adobe Stock компаниясының рұқсатымен пайдаланылған

 

FTA жоғарғы апатты оқиғадан басталып, төмен қарай жүйенің барлық компоненттерінің ақауларының комбинацияларын анықтайды, олар жоғарғы оқиғаға әкеледі.

Компоненттердің ақаулары негізгі оқиғалар ретінде көрсетіледі және AND, OR, NOT сияқты логикалық операторлар арқылы жоғарғы оқиғаға байланыстырылған. Әрбір негізгі оқиғаның ықтималдығы бағаланып, осы ықтималдықтар біріктіріліп, жоғарғы оқиғаның жалпы ықтималдығы есептеледі.

Механикалық жүйелердегі ақау көздерін анықтау қазіргі заманғы өндіріс орындарында өте маңызды. FTA инженерияның барлық салаларында қолданылады, себебі ол жүйенің ақаулары мен әлсіз тұстарын анықтап, оларды сапалық және сандық тұрғыдан талдайды.

 

#2: Ақау режимдері мен әсерлерін талдау (FMEA)

FMEA жүйенің ықтимал ақау режимдерін анықтап, олардың салдарын бағалау арқылы ақауға төзімділікті талдауға қолданылады. Бұл ықтимал мәселелерді анықтауға және олардың әсерін болдырмау немесе жеңілдету үшін басымдық беруге құрылымдық және жүйелі тәсіл ұсынады. Сонымен қатар, жүйенің жалпы сенімділігі мен қауіпсіздігін жақсарту үшін ең маңызды аймақтарды анықтауға көмектеседі.

 

3-сурет. FMEA ақау әсерлері мен ауырлығын талдайды.  Сурет Adobe Stock компаниясының рұқсатымен пайдаланылған

 

FMEA жүйенің барлық компоненттері немесе бөлшектерін тізімдеп, әрбір компоненттің қалай істен шығуы мүмкін екенін анықтаудан басталады. Әрбір ықтимал ақау режимі үшін жүйеге әсері бағаланып, қауіпсіздік, өнімділік немесе басқа маңызды факторларға әсеріне қарай ауырлық рейтингі беріледі.

Бұл өнімді жобалауда қолданылатын ең практикалық құралдардың бірі болып табылады, ол ықтимал ақауларды талдап, жобаны жақсартуға мүмкіндік береді. Өнімді әзірлеудің басында FMEA жүргізу сізге кейінірек анықталуы мүмкін тәуекелдер туралы жақсырақ шешім қабылдауға көмектеседі.

 

#3: Монте-Карло

Монте-Карло әдісі жүйеде болуы мүмкін әртүрлі ақауларды кездейсоқ сценарийлер арқылы генерациялап, олардың ықтималдықтарын есептеуге мүмкіндік береді. Бұл әдіс ықтимал ақауларды білдіретін кірістерді кездейсоқ генерациялап, жүйенің симуляциясын жүргізу арқылы қолданылады.

 

4-сурет. Монте-Карло симуляциялары ықтимал ақаулар мен қателіктердің ықтималдығын көрсетеді. Сурет Wikimedia Commons сайтынан алынған

 

Бұл симуляциялардың нәтижелері жүйенің ақауға төзімділік сипаттамаларын, жалпы сенімділігін және әртүрлі ақау түрлерінің ықтималдығын анықтауға мүмкіндік береді. Монте-Карло талдауының нәтижелерін пайдаланып, жүйедегі ықтимал әлсіз сілтемелерді анықтап, оның ақауға төзімділігін жақсартуға болады.

Сандық трансформация, яғни Индустрия 4.0, процестің сапасын дәл бағалауды талап етеді. Ертеңгі зауытта машиналардың сенімділігі аса маңызды болады, және бұл симуляциялар осы бағалауларды жақсартуда маңызды рөл атқара алады.

Монте-Карло әдісі биотехнология, химия, энергетика және экологиялық инженерия сияқты түрлі салаларда қолданылады.

 

#4: Түпкі себептерді талдау (RCA)

RCA — бұл ақаудың негізгі себебін анықтауға бағытталған жүйелі тәсіл. Сіз ақау немесе мәселе туралы мәліметтерді жинаудан бастайсыз — оның белгілері, себептері және ықпал етуші факторлары. Мәліметтер талданып, ақаудың түпкі себебі анықталады, бұл ақауға әкелген әлсіз тұстарды табуға және қайталанатын ақауларды болдырмау үшін түзету шараларын әзірлеуге көмектеседі.

 

5-сурет. Түпкі себептерді талдау мәселелерді бастапқы нүктеге дейін іздеп, болашақтағы ұқсас ақауларды болдырмайды.

 

RCA ақаулардың түпкі себептерін анықтап, оларды қайталанбауы үшін түзету шараларын әзірлеуге мүмкіндік береді. Бұл жүйенің жалпы сенімділігі мен қауіпсіздігін жақсартуға көмектеседі.

RCA көбінесе өндірістегі инженерлер тарапынан ақаудың не, қалай немесе неге болғанын анықтау үшін жүргізіледі. Бұл олардың операцияларындағы сапа мәселелеріне ықпал етуші факторларды анықтауға көмектеседі.

Ford Motor Company жобалау және өндіріс мәселелерін шешудің стандартталған әдісін әзірледі, оның ішінде RCA да бар. RCA алғаш рет өздігінен жүретін көліктің алғашқы өлімдері болғаннан кейін Tesla Model S 70D апаты үшін жүргізілді.

 

#5: Марков тізбегі моделі

Марков процесі — жүйенің ықтимал мінез-құлқын көрсететін математикалық модель құру арқылы ақауға төзімділікті талдауға арналған икемді және қуатты құрал. Ол жүйенің уақыт бойынша ақауларын болжауға және ақаулар арасындағы күтілетін уақытты бағалауға мүмкіндік береді.

Марков тізбегі модельдері көп компонентті жүйелерді, артықшылықтары бар жүйелерді және жөндеу мен техникалық қызмет көрсету мүмкіндігі бар жүйелерді талдауға қолданылады. Олар жүйенің мінез-құлқын модельдеуде икемді және қуатты құрал болып табылады. Оны жүйенің сенімділігі, қолжетімділігі және техникалық қызмет көрсету талаптарын талдау үшін пайдалануға болады.

 

6-сурет. Артықшылықтары мен көптеген айнымалылары бар күрделі жүйелер ақауларды талдау үшін көбінесе Марков тізбегі моделіне сүйенеді. Сурет Wikipedia сайтынан алынған

 

Жаңартылатын энергия жүйелерінің операторлары үнемі белгісіздікті басқарады және электр энергиясын жеткізу жүйелерінің сенімділігін бағалау үшін Марков тізбегі моделін пайдаланады. Сонымен қатар, автономды электр көліктерінің экспоненциалды өсуімен, автономды жүргізудің сенімділігін талдау зерттеулері көбінесе Марков тізбегі моделін қолданады.

 

Қорытынды ойлар

Ақауға төзімділік көптеген маңызды қолданбалар үшін талап етіледі, себебі ол жүйенің кейбір компоненттері істен шықса да жұмысын жалғастыруын қамтамасыз етеді. Бұл қазіргі заманғы жүйелерді жобалаудың негізгі аспектісі және тоқтап қалу уақыты минималды болуы тиіс қолданбалар үшін маңызды фактор.