Độ tin cậy hệ thống Mô hình dự báo độ tin cậy pptx

MÔ HÌNH DỰ BÁO ðỘ TIN CẬY 1. Mở ñầu Dự báo ñộ tin cậy ñóng vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình thiết kế ñộ tin cậy (DfR: Design for Reliability) khi phát triển sản phẩm. Dự báo ñộ tin cậy cung cấp các ước lượng ban ñầu về ñộ phức tạp của thiết kế sản phẩm. Khi phương pháp dự báo có ñược các thừa số thực tế phù hợp, thì sẽ cung cấp ước lượng tốt nhất cho ñộ tin cậy cần có khi vận hành thực tế. Tuổi thọ xác lập ñược thảo luận trong chương 8, và mô tả theo dạng ñường cong bathtub trong hình 8.6. Vùng này ñược mô hình hóa với tốc ñộ hỏng hóc cố ñịnh. Dự báo ñộ tin cậy có thể thực hiện tại mọi dáng vẽ của ñường cong bathtub hay các dạng ñuờng cong thực tế khác. Tuy nhiên chương này chỉ chú ý ñến vấn ñề dự báo ñộ tin cậy trong vùng có tốc ñộ hỏng hóc không ñổi. Dự báo ñộ tin cậy dùng ñược cho nhiều mục tiêu trong khi phát triển sản phẩm. Các ứng dụng tiêu biểu là: • Xác ñịnh tính khả thi nhằm ñạt yêu cầu hay mục tiêu về ñộ tin cậy; • Giám sát tính phức tạp trong quá trình phát triển; • Ước lượng kỳ vọng về tốc ñộ hỏng hóc liên quan ñến chi phí của chu kỳ sống; • Ước lượng tốc ñộ hỏng hóc nhằm ước lượng yếu tố thõa hiệp hỗ trợ thiết kế; • Ước lượng tốc ñộ hỏng hóc ñể tính toán các ñặc tính phụ thuộc tốc ñộ hỏng hóc như khả năng duy trì hay tính thử nghiệm ñược; • Ước lượng tốc ñộ hỏng hóc cho các chế ñộ hỏng hóc hay phân tích FMEA (Failure Modes và Effect Analysis); • Hỗ trợ ước lượng về yêu cầu của khách hàng, và • Cung cấp các kỳ vọng về tốc ñộ hỏng hóc trong những ñiều kiện khác nhau (thí dụ yếu tố quá nhiệt hay môi trường của người dùng khi di ñộng hay cố ñịnh trong môi trường mặt ñất). 2. Mô hình hóa ñộ tin cậy của hệ thống Hầu hết các dự báo về ñộ tin cậy thường dùng xu hướng “từ dưới lên:bottoms-up” bằng cách ước lượng tốc ñộ hỏng hóc cho mỗi phần tử rồi tổ hợp các tốc ñộ hỏng hóc cho toàn bộ hệ thống (assembly); xem thêm hình 11.1. Trong cấu hình khối chức năng, hệ thống ñược chia ra những phần tử nhỏ nhất cần quan tâm. Hình 11.1 minh họa một số sơ ñồ khối tiêu biểu quan trọng. Trường hợp này, tốc ñộ hỏng hóc của hệ thống là tổng của từng hệ con riêng lẻ A, B, C, và D. Các hệ con có cấu hình nối tiếp; nếu bất kỳ hệ con nào bị hỏng, thì sẽ ñưa ñến hỏng hóc chung của hệ thống. Có ba cách biểu diễn sơ ñồ khối truyền thống. Các hệ con trong hình 11.1 có các phần tử ñược cấu hình theo mục tiêu hoạt ñộng. Hệ con A bao gồm các khâu 1, 2, và 3 ñược mắc theo dạng nối tiếp (nếu bất kỳ khâu nào bị hỏng thì hệ con A bị hỏng). Hệ con B bao gồm các khâu 4, 5, và 6 mắc song song. Tương tự, hệ con D bao gồm các khâu 8 và 9 nối song song. Các hệ con có cấu hình song song cho thấy tính dư thừa (redundancy). Thí dụ, trong hệ con B, có hai khâu bị hỏng mà không ảnh hưởng lên hệ con này. Chỉ khi cả ba khâu ñều hỏng thì hệ con B mới hỏng. Cuối cùng thì hệ con C gồm các phần tử có vẽ là song song. Tuy nhiên với 2/3 trục (trunk) xuất hiện nhằm cho thấy là bao lâu mà hai khâu trong ba còn hoạt ñộng, thì hệ con mới hoạt ñộng ñược. Sau khi xác ñịnh ñược tốc ñộ hỏng hóc của từng khâu, thì ta ñi ngược lên trên ñể dự báo ñộ tin cậy cho toàn hệ thống. ðây ñược gọi là xu hướng từ dưới lên. Cấu hình khác nhau thường dùng các phương pháp xác ñịnh ñộ tin cậy khác nhau. 11.2.1 Hệ nối tiếp (Hệ con A) Dự báo ñộ tin cậy thường ñược thực hiện khi vận hành xác lập. Như thế, thường dùng phân bố có dạng hàm mủ (xem hình 8.7) Hàm tin cậy của phân bố dạng mủ: t etR λ − =)( (11.1) là xác suất tồn tại của phần tử theo thời gian, t. Như thế thì hệ thống với nhiều khâu ñộc lập nhau và hỏng hóc của từng khâu ảnh hưởng ñược lên hỏng hóc toàn hệ thống, tức là: nSystem RRRRRR 4321 = (11.2) hay: tn nt t tt system e e e e e e ) 321 ( 3 21 λλλλ λ λ λλ λ ++++− − − −− − == (11.3) như thế: nSystem λ λ λ λ λ + + + + = 321 Tốc ñộ hỏng hóc của hệ thống chính là tổng của các tốc ñộ hỏng hóc của từng khâu riêng lẻ. ▼ Thí dụ 11.1 Tốc ñộ hỏng hóc của hệ con A Bài toán: Tốc ñộ hỏng hóc của các khâu 1, 2, và 3 lần lượt là 0.1, 0.3, và 0.5 giờ –1 . Xác ñịnh tốc ñộ hỏng hóc của hệ con A. Lời giải: Do tốc ñộ hỏng hóc của hệ con chỉ là tổng của tốc ñộ hỏng hóc từng khâu, nên tốc ñộ hỏng hóc của hệ con A là 0.9 giờ –1 . 11.2.2 Hệ thống song song (Hệ con D) Hệ song song cho thấy tính dư thừa. Thí dụ ñơn giản nhất về dư thừa là tình trạng cấu hình tin cậy của hai phần tử nối song song. Ở ñây làm việc với xác suất hỏng hóc R'= (1 – R). Vậy, xác suất hỏng hóc của hệ thống bao gồm hai phần tử hỏng hóc song song là: ' 2 ' 1 ' RRR System = (11.4) hay: )1)(1(1 21 RRR System − − = − (11.5) giải ra, ta ñược: 2121 RRRRR System − + = (11.6) Thế vào hàm tin cậy trong phân bố dạng mủ, thì: tttt System eeeeR 2121 λλλλ −−−− −+= = ttt e e e ) 21 ( 21 λλλλ +−−− −+ (11.7) Vế phải là một hàm phức tạp, và không thể ñặt R system vào trong dạng mủ ñơn giản ñược và không thể xác ñịnh ñược một cách dễ dàng tốc ñộ hỏng hóc của hệ thống theo phân bố dạng mủ. Tuy nhiên, khi lấy tích phân hai vế của phương trình: ∫ ∫∫∫∫ ∞ ∞ +− ∞ − ∞ −+−−− ∞ −+=−+= 0 0 ) 21 ( 0 2 0 1 ) 21 ( 21 0 ][)( dtedtedtedteeedttR tttttt System λλλλλλλλ (11.8) Vế bên trái chính là MTTF của hệ thống (xem lại mục 8.2) eff System dttRMTTF λ 1 )( 0 == ∫ ∞ (11.9) và phần ngược λ eff , lại ñược xem là tốc ñộ hỏng hóc hiệu dụng của hệ thống. Tích phân bên vế phải của phương trình có tốc ñộ hỏng hóc là hằng số. Thí dụ: 1 0 1 1 λ λ = ∫ ∞ − dte t (11.10) Như thế thì MTTF của hai khâu song song là 9898 1111 λλλλλ + −+= effD (11.11) ▼ Thí dụ 11.2 Tốc ñộ hỏng hóc của hệ con D Bài toán: Tốc ñộ hỏng hóc của các khâu 8 và 9 trong hệ con D lần lượt là 0.25 và 0.2 giờ –1 . Xác ñịnh tốc ñộ hỏng hóc hiệu dụng của hệ con D. Lời giải: Tốc ñộ hỏng hóc của hệ con D tìm ñược từ phương trình 11.11. 9898 1111 λλλλλ + −+= effD Khi thay thế các giá trị vào, ta có: 78,622,254 1 =−+== effD D MTTF λ Như thế, tốc ñộ hỏng hóc hiệu dụng của hệ con D là 0.147 giờ –1 . 11.2.3 Rút gọn ñộ dư thừa trong mô hình Thường thì xu hướng trên dùng cho các hệ con có ba khâu nối song song, như hệ con B trong hình 11.1. Tuy nhiên, giảm thiểu bớt ñộ dư thừa ñể dùng công thức trên: Thí dụ: ñộ dư thừa của hệ con B ñược rút gọn theo hình 11.2. Trong trường hợp này thì việc kết hợp hai khâu 4 và 5 tạo ra một hệ con mới. Tốc ñộ hỏng hóc hiệu dụng của hệ con gồm hai khâu song song này là: 54545&4 1111 λλλλλ + −+= effSub (11.12) ðiều này cho phép giảm thiểu việc tính toán ñối với bài toán xác ñịnh hỏng hóc toàn hệ thống con. Tốc ñộ hỏng hóc của hệ con B bây giờ ñược giảm thành bài toán xác ñịnh tốc ñộ hỏng hóc của hai khâu mắc song song và cho bởi: 65&465&4 1111 λλλλλ + −+== effSubeffSubeffB D MTTF (11.13) ▼ Thí dụ 11.3 Tốc ñộ hỏng hóc của hệ con B Bài toán: Tốc ñộ hỏng hóc của các khâu 4, 5, và 6 trong hệ con B lần lượt là 0.2, 0.4, và 0.25 giờ –1 . Xác ñịnh tốc ñộ hỏng hóc hiệu dụng cho hệ con B. Lời giải: Kết hợp khâu 4 và 5 thành hệ con (Phương trình 11.12). 83,566,15,25 1 5&4 =−+= effSub λ ðiều này cho tốc ñộ hỏng hóc hiệu dụng là 0.171 giờ –1 . Dùng phương trình 11.13 ñể tìm tốc ñộ hỏng hóc hiệu dụng của hệ con B: 46,7375,2483,5 1 =−+= emBeffSubSyst λ Tức là tốc ñộ hỏng hóc hiệu dụng của hệ con B là 0.134 giờ –1 . 11.2.4 Mô hình hóa k của hệ con n khâu Xác suất của ít nhất k hỏng trong số n khâu giống nhau hoạt ñộng ñược tính theo ñịnh lý về xác suất. Tính xác suất thành công R, tức là: ∑ − = − − − = kn i i A n ASystem RR ini n R 0 1 )1()( )!(! ! (11.14) ▼Thí dụ11.4 Tốc ñộ hỏng hóc của hệ con C và hệ thống Bài toán: Xác ñịnh tốc ñộ hỏng hóc hiệu dụng cho hệ con C trong ñó ít nhất 2 trong 3 phải hoạt ñộng. Tốc ñộ hỏng hóc của khâu 7 là 0.2 giờ –1 .Tiếp ñến dùng kết quả này và kết quả từ thí dụ từ 11.1 ñến 11.3, ñể xác ñịnh tốc ñộ hỏng hóc toàn hệ thống. Lời giải: Dùng phương trình 11.14, ta có: )1()(3)()1()( )!13(!1 !3 )1()( )!03(!0 !3 7 2 7 3 77 2 7 3 7 RRRRRRR SubsustemC −+=− − + − = theo thừa số hàm tin cậy dạng mủ, ñiều này có nghĩa là: )1(3 ,,2,3 ttt SubsystemC eeeR λλλ −−− −+= ñơn giản: )23 ,3,2 tt SubsystemC eeR λλ −− −= lấy tích phân hai vế của phương trình: 777 6 5 3 2 2 31 λλλλ =−== effC SubsystemC MTTF thay vào tốc ñộ hỏng hóc của phần 7 trong thời gian 0,2 giờ -1 , cho ta 24,0 5 )2,690 5 6 7 === λ λ eff T ừ các thí d ụ t ừ 11.1 ñế n 11.4, xác ñị nh ñượ c t ố c ñộ h ỏ ng hóc hi ệ u d ụ ng c ủ a h ệ con A, B, C, và D ñ ã ñượ c xác ñị nh l ầ n l ượ t là 0.9, 0.134, 0.24, và 0.147 gi ờ –1 .Do ñ ó, t ố c ñộ h ỏ ng hóa hi ệ u d ụ ng toàn h ệ th ố ng ñượ c xác ñị nh t ừ t ổ ng là 1.42 gi ờ –1 (hay 0.704-gi ờ trong h ệ MTTF). 2.5 Các cấu hình khác và tính sửa chữa/sẳn sàng (Repair/Availability) Ph ầ n trên ñ ã ñ i ể m qua m ộ t s ố c ấ u hình d ạ ng kh ố i tiêu bi ể u, tuy nhiên còn có nhi ề u d ạ ng c ấ u hình khác.Trong ph ụ l ụ c A trình bày m ộ t s ố c ấ u hình c ủ a k-out v ớ i d ạ ng d ư th ừ a (redundant) d ạ ng n. H ơ n n ữ a, t ố c ñộ h ỏ ng hóc hi ệ u d ụ ng c ủ a m ộ t h ệ d ư th ừ a (redundant) còn ñượ c kéo dài ra nh ờ vi ệ c s ử a ch ữ a. T ứ c là, khi m ộ t có ñề m ụ c h ỏ ng trong m ộ t h ệ d ư th ừ a (redundant), thì có kh ả n ă ng s ử a ch ữ a chúng tr ướ c khi h ệ con b ị h ỏ ng. Nh ư th ế , t ố c ñộ h ỏ ng hóc hi ệ u d ụ ng c ầ n ñượ c k ế t h ợ p vào v ớ i kh ả n ă ng là ñơ n v ị ñượ c s ử a ch ữ a và tr ả v ề m ộ t cách tr ự c tuy ế n (online) v ớ i kh ả n ă ng l ạ i s ẳ n sàng tr ướ c khi h ệ con b ị h ỏ ng. Trong ph ụ l ụ c B trình bày các tình hu ố ng này. H ơ n n ữ a, ñ ôi khi thì redundancy ñượ c th ự c hi ệ n t ừ ñơ n v ị d ự phòng ñượ c thay th ế cho các ñơ n v ị có kh ả n ă ng h ỏ ng hóc. Trong tr ườ ng h ợ p này, thì t ố c ñộ h ỏ ng hóc hi ệ u d ụ ng thì ph ụ thu ộ c vào c ơ ch ế chuy ể n m ạ ch và s ố l ượ ng ñơ n v ị ở tình tr ạ ng s ẳ n sàng. ð i ề u này c ũ ng ñượ c mô t ả trong ph ụ l ụ c B. Tr ườ ng h ợ p các h ệ th ố ng quá ph ứ c t ạ p, ñ òi h ỏ i ph ả i ñượ c s ử a ch ữ a th ườ ng xuyên do yêu c ầ u c ủ a khách hàng, thì c ầ n có k ỳ v ọ ng v ề tính s ẳ n sàng c ủ a thi ế t b ị nh ư mô t ả trong ph ụ l ụ c C. 3. Kỳ vọng của khách hàng K ỳ v ọ ng c ủ a khách hàng v ề d ự báo ñộ tin c ậ y th ườ ng có ñộ bi ế n ñộ ng r ấ t l ớ n, ñặ c bi ệ t trong ñ i ề u ki ệ n th ị tr ườ ng toàn c ầ u v ớ i t ầ m ứ ng d ụ ng r ấ t r ộ ng rãi c ủ a s ả n ph ẩ m. Nh ư th ế , ñ i ề u quan tr ọ ng là c ầ n chu ẩ n b ị t ố t ñể ñ áp ứ ng m ộ t t ầ m k ỳ v ọ ng r ấ t r ộ ng c ủ a khách hàng. Th ườ ng thì có r ấ t nhi ề u ph ươ ng pháp ñể th ự c hi ệ n trong khi phát tri ể n d ự án. Trong th ự c t ế thì thì có r ấ t nhi ề u d ự báo v ề ñộ tin c ậ y cho m ộ t d ự án. 4. Các phương pháp Nhi ề u ph ươ ng pháp dùng ñượ c trong d ự báo ñộ tin c ậ y trong công nghi ệ p v ớ i t ừ ng ư u và nh ượ c ñ i ể m. Ph ầ n này nh ằ m trình bày m ộ t s ố ph ươ ng pháp th ườ ng dùng nh ằ m giúp hi ể u ñượ c và ứ ng d ụ ng ñượ c chúng. Các ph ươ ng pháp khác ch ư a ñượ c ñề c ậ p do ta ch ỉ chú ý ñế n các ph ươ ng pháp quan tr ọ ng. Có th ể dùng r ấ t nhi ề u công c ụ , và vi ệ c s ử d ụ ng thành th ạ o chúng s ẽ giúp ích r ấ t nhi ề u ñể th ỏ a mãn khách hàng c ũ ng nh ư vi ệ c nâng cao s ả n l ượ ng. Ch ươ ng này chú ý ñế n hai ph ươ ng pháp. • S ổ tay quân s ự -217 (Military Hvàbook-217; b ả n m ớ i FN2) dùng ướ c l ượ ng ph ầ n t ử ñ i ệ n và ñ i ệ n t ử , dùng t ố c ñộ h ỏ ng hóc d ạ ng hàm m ủ , và: • Bellcore (b ả n m ớ i 6) dùng cho ph ươ ng pháp I, II, và III v ớ i nhi ề u lo ạ t mô hình khác nhau, dùng t ố c ñộ h ỏ ng hóc d ạ ng hàm m ủ cho các ph ầ n t ử ñ i ệ n. Trong ch ươ ng này c ũ ng trình bày và so sánh gi ữ a Military Handbook-217 và Bellcore. M ộ t s ố th ả o lu ậ n v ề k ỹ thu ậ t và v ậ t li ệ u c ũ ng ñượ c nêu ra nh ư : • Ướ c l ượ ng các h ệ d ư th ừ a (redundancy) c ự c k ỳ ph ứ c t ạ p dùng k ỹ thu ậ t mô ph ỏ ng s ự ki ệ n r ờ i r ạ c; • Ướ c l ượ ng tham s ố gia t ố c dùng quan h ệ Arrhenius; • Ướ c l ượ ng th ừ a s ố gia t ố c dùng t ầ m r ấ t r ộ ng các th ừ a s ố ứ ng d ụ ng khác; • Ướ c l ượ ng xác su ấ t dùng t ổ h ợ p t ầ m r ộ ng các xác su ấ t ñ i ề u ki ệ n (conditional probabilities). 4.1 Các phương pháp dự báo dùng Military Handbook-217 Ph ầ n này th ả o lu ậ n v ề Military Handbook-217, v ớ i các phiên b ả n E, F-1, F-2, Parts Count and Detail Stress Methods, nh ằ m ướ c l ượ ng t ố c ñộ h ỏ ng hóc c ủ a linh ki ệ n ñ i ệ n - ñ i ệ n t ử dùng phân b ố d ạ ng m ủ . Tài li ệ u Military Handbook-217 là ph ươ ng pháp ñượ c h ầ u nh ư ñượ c qu ố c t ế th ừ a nh ậ n. Thí d ụ , các chu ẩ n v ề ñộ tin c ậ y c ủ a Nga ñề u ñượ c dùng phiên b ả n b ằ ng ti ế ng Nga hay không dùng ti ế ng Nga c ủ a Military Handbook-217 trên 30 n ă m nay. Ư u ñ i ể m l ớ n nh ấ t c ủ a Military Handbook là có ứ ng d ụ ng r ộ ng rãi và kinh nghi ệ m c ủ a nhi ề u ng ườ i v ớ i nhi ề u th ừ a s ố th ự c t ế , t ừ vi ệ c so sánh các ph ươ ng pháp d ự báo tr ướ c ñ ây v ớ i kinh nghi ệ m hi ệ n t ạ i cùng m ộ t s ố ñ i ề u ki ệ n v ậ n hành c ụ th ể . B ả n hi ệ u ch ỉ nh m ớ i nh ấ t là Notice 2 dùng cho Military Handbook-217F, (Ph ươ ng pháp d ự báo ñộ tin c ậ y dùng cho thi ế t b ị ñ i ệ n t ử -Military Handbook Reliability Prediction of Electronic Equipment). S ổ tay này mô t ả c ả ph ầ n Parts Count và Detail Stress Methods, cùng v ớ i vi ệ c cung c ấ p t ố c ñộ trong nhi ề u môi tr ườ ng khác nhau, bao g ồ m t ừ y ế u t ố ñấ t lành (ground benign) ñ i ề u ki ệ n v ậ n hành liên t ụ c trong ñ i ề u ki ệ n ho ạ t ñộ ng t ố t cho ñế n các ố ng phóng tia ñ i ệ n t ử . Ph ươ ng pháp Parts Count dùng gi ả ñị nh là môi tr ườ ng nhi ệ t tiêu bi ể u, m ứ c ñộ ph ứ c t ạ p c ủ a thi ế t b ị , và nhi ề u y ế u t ố t ă ng c ườ ng v ề ñ i ệ n khác nhau. Các gi ả ñị nh này làm ñơ n gi ả n hóa tác ñộ ng nh ằ m th ự c hi ệ n vi ệ c ñ ánh giá. Y ế u t ố ñơ n gi ả n hóa này cho phép ướ c l ượ ng tr ướ c ñượ c k ế t qu ả . Ph ươ ng pháp Parts Count Method là lý t ưở ng n ế u quá trình thi ế t k ế n ằ m trong giai ñ o ạ n r ấ t s ớ m hay n ế u công lao ñộ ng dùng cho phân tích ñượ c gi ả m thi ể u. Ph ầ n 4.3 cung c ấ p thí d ụ v ề ứ ng d ụ ng ph ươ ng pháp Parts Count c ủ a Military Handbook-217 trong vi ệ c ch ế t ạ o ñồ ng h ồ ñ i ệ n dùng trong th ươ ng mãi. Ph ươ ng pháp Detail Stress dùng m ứ c ñộ ph ứ c t ạ p c ủ a linh ki ệ n ñặ c thù cùng v ớ i ứ ng d ụ ng t ă ng c ườ ng c ụ th ể . ð i ề u này giúp vi ệ c thu th ậ p thông tin cho th ư vi ệ n và các ứ ng d ụ ng t ă ng c ườ ng. Ư u ñ i ể m c ủ a ph ươ ng pháp Detail Stress là k ế t lu ậ n ngõ ra ph ả n ả nh ñượ c các ñ i ề u ki ệ n ñặ c thù và bao g ồ m ả nh h ưở ng c ủ a ñ i ề u ki ệ n nhi ệ t ñộ lên t ố c ñộ h ỏ ng hóc. ð i ề u này r ấ t h ữ u ích n ế u s ử d ụ ng v ớ i nhi ề u ñ i ề u ki ệ n khác nhau hay n ế u có ho ạ ch ñị nh các th ử nghi ệ m v ề stress. Gi ớ i h ạ n ch ủ y ế u c ủ a hai ph ươ ng pháp Parts Countor và Detail Stress là tính s ẳ n sàng c ủ a các th ừ a s ố th ự c t ế khi so sánh th ự c nghi ệ m gi ữ a các d ự báo ñộ tin c ậ y quá kh ứ và th ự c t ạ i. C ũ ng c ầ n ñặ c bi ệ t chú ý khi ch ọ n l ự a và di ễ n d ị ch các ngõ ra theo t ừ ng versions. Thí d ụ trong Version F, Notice 2, thì ph ươ ng pháp Detail Stress Method cho t ố c ñộ h ỏ ng hóc cao h ơ n so v ớ i tr ườ ng h ợ p Version F, Notice 1. Sau cùng, chú ý là ñơ n v ị dùng trong Military Handbook là h ỏ ng hóc trong m ộ t tri ệ u gi ờ ( Failures Per Million Hours FPMH). 4.2 Phương pháp dự báo Bellcore Bellcore là nhóm nghiên c ứ u c ủ a công ty AT&T. Công ty này t ạ o ra ph ươ ng pháp Bellcore do h ọ không b ằ ng lòng v ớ i ph ươ ng pháp trong Military Handbook khi s ả n xu ấ t s ả n ph ẩ m th ươ ng mãi hay cho th ị tr ườ ng c ủ a mình. H ọ t ạ o tài li ệ u h ướ ng d ẫ n v ề ñộ tin c ậ y dùng cho s ả n ph ẩ m c ủ a mình. Bellcore r ấ t chú ý ñế n y ế u t ố th ươ ng m ạ i (t ứ c là không dùng cho quân s ự ). Phiên b ả n m ớ i nh ấ t là Technical Reference TR-332, s ố 6, December 1997, ñượ c g ọ i là th ủ t ụ c d ự báo ñộ tin c ậ y cho thi ế t b ị ñ i ệ n t ử . Ph ầ n này th ả o lu ậ n v ề ph ươ ng pháp Bellcore Methods I, II, và III, v ớ i gi ả ñị nh là dùng mô hình n ố i ti ế p cho t ố c ñộ h ỏ ng hóc d ạ ng hàm m ủ dùng cho linh ki ệ n ñ i ệ n B ả ng 11.1 cung c ấ p m ộ t t ổ ng quan v ề các ph ươ ng pháp d ự báo Bellcore và Military Handbook-217. Tài li ệ u cho th ấ y trong m ụ c tiêu thì t ố c ñộ h ỏ ng hóc ñượ c ñề ngh ị có ch ứ a ñự ng y ế u t ố kinh nghi ệ m th ự c t ế . H ầ u h ế t, các nhà ứ ng d ụ ng ñ ã so sánh m ạ nh m ẽ nh ằ m khuy ế n cáo b ạ n ch ấ p nh ậ n y ế u t ố th ự c t ế trong ứ ng d ụ ng c ủ a s ả n ph ẩ m. Trong th ự c t ế thì ph ươ ng pháp II và III có ñề c ậ p ñế n v ấ n ñề này. Ph ươ ng pháp Method I dùng xu h ướ ng t ươ ng t ự nh ư c ủ a ph ươ ng pháp Parts Count c ủ a Military Handbook-217. H ọ dùng các m ứ c ñộ ph ứ c t ạ p tiêu bi ể u, stress, và môi tr ườ ng làm y ế u t ố c ơ b ả n. H ọ ch ỉ xem ba môi tr ườ ng: controlled fixed ground, uncontrolled fixed ground, và mobile ground. H ọ quan tâm ñế n b ố n m ứ c ch ấ t l ượ ng: 0, I, II, hay III. Dùng m ộ t s ố th ừ a s ố ph ụ ñể chuy ể n các ñ i ề u ki ệ n tiêu bi ể u thành các ñ i ề u ki ệ n ñặ c thù, khi c ầ n thi ế t. Ph ươ ng pháp Bellcore I dùng d ự báo cho ñồ ng h ồ ñ i ệ n dùng trong th ươ ng mãi s ẽ ñượ c trình bày trong ph ầ n k ế ti ế p. Ph ươ ng pháp II có c ơ s ở là k ế t h ợ p ph ươ ng pháp d ự báo I v ớ i d ữ li ệ u th ử nghi ệ m c ủ a phòng thí nghi ệ m ñượ c th ự c hi ệ n theo tiêu chu ẩ n th ử nghi ệ m c ủ a Bellcore. Ph ươ ng pháp III dùng cho d ự báo th ố ng kê c ủ a ñộ tin c ậ y c ủ a h ệ th ố ng ñ ang v ậ n hành dùng d ữ li ệ u thu th ậ p ñượ c t ạ i hi ệ n tr ườ ng theo tiêu chu ẩ n th ử nghi ệ m ñặ c thù c ủ a Bellcore. Ngõ ra c ủ a t ố c ñộ h ỏ ng hóc Bellcore có ñơ n v ị là FITs, t ươ ng ñươ ng v ớ i h ỏ ng hóc trên m ộ t t ỉ gi ờ (xem ch ươ ng 8). Gi ớ i h ạ n ch ủ y ế u c ủ a ph ươ ng pháp I là tính s ẳ n sàng c ủ a các th ừ a s ố th ự c t ế hay kinh nghi ệ m khi so sánh các d ự báo tin c ậ y quá kh ứ v ớ i kinh nghi ệ m hi ệ n t ạ i. C ầ n ñặ c bi ệ t chú ý khi ch ọ n l ự a và di ễ n d ị ch các ngõ cho t ừ ng version khác nhau. 1.4.3 Example Military Handbook-217 Parts Count Versus Bellcore Method I Xét thí d ụ so sánh Military Handbook-217 ph ầ n Parts Count và ph ươ ng pháp Bellcore I. Thí d ụ này trình bày dùng m ộ t ñồ ng h ồ ñ i ệ n trong th ươ ng mãi. Phân tích d ự báo t ố c ñộ h ỏ ng hóc ñượ c cho trong b ả ng 11.2, dùng k ế t qu ả ñộ tin c ậ y h ệ th ố ng cho trong b ả ng 11.3. 4.4 Các phương pháp và kỹ thuật khác Sau ñ ây là các ph ươ ng pháp và k ỹ thu ậ t khác nh ư sau: Rome Air Force Development Center (RADC) Toolkit Cung c ấ p nhi ề u tham kh ả o tuy ệ t v ờ i cho tính toán redundancy. Rome Air Force Development Center Toolkit (xem tham kh ả o 1) là m ộ t tham kh ả o t ố t do ngôn ng ữ th ự c hành v ề ñộ tin c ậ y. B ộ Toolkit c ũ ng t ươ ng ñố i r ẽ ti ề n. ð ây là ph ầ n tham kh ả o t ố t cho các thu ậ t ng ữ c ủ a ph ươ ng pháp DfR. B ộ Toolkit gi ả i thích sáu ñ i ề u ki ệ n redundancy, và cung c ấ p h ướ ng d ẫ n ñể tính toán t ố c ñộ h ỏ ng hóc trên c ơ s ở c ủ a m ộ t trong sáu tình hu ố ng này. Ba trong sáu ñ i ề u ki ệ n này ch ư a quan tâm ñế m tác ñộ ng c ủ a y ế u t ố b ả o trì, còn ba thì bao hàm ả nh h ưở ng c ủ a y ế u t ố c ủ a b ả o trì. Ước lượng Redundancy phức tạp dùng kỹ thuật mô phỏng với sự kiện rời rạc ð ôi khi xu ấ t hi ệ n tình hu ố ng có redundancy c ự c k ỳ ph ứ c t ạ p và không th ể tính toán dùng quan h ệ gi ả n ñơ n ñượ c. N ế u redundancy t ạ o ra y ế u t ố x ế p hàng ñợ i, thì các quan h ệ ñơ n gi ả n s ẽ là không ñầ y ñủ . Trong nh ữ ng tình hu ố ng c ự c k ỳ ph ứ c t ạ p thì c ầ n có ph ươ ng pháp mô ph ỏ ng cung mô hình các s ự ki ệ n r ờ i r ạ c. M ộ t s ố ph ầ n m ề m ñặ c thù cho phép th ự c hi ệ n các d ự báo này. Ước lượng thừa số gia tốc nhiệt ñộ dùng quan hệ Arrhenius Quan h ệ Arrhenius th ườ ng dùng ñể ướ c l ượ ng th ừ a s ố gia t ố c nhi ệ t ñộ . Ph ầ n chi ti ế t ñ ã ñượ c mô t ả ở ch ươ ng 9. Quan h ệ này cung c ấ p so sánh thích h ợ p c ủ a ả nh h ưở ng nhi ệ t ñộ lên các c ơ ch ế h ỏ ng hóc c ủ a thi ế t b ị v ớ i n ă ng l ượ ng kích ho ạ t ñ ã bi ế t. Quan h ệ Arrhenius c ầ n có hai nhi ệ t ñộ (of interest) và ki ế n th ứ c v ề n ă ng l ượ ng kích ho ạ t c ủ a c ơ ch ế h ỏ ng hóc. Mô hình cung c ấ p y ế u t ố gia t ố c (hay gi ả m t ố c) trên c ơ s ở nhi ề u ñ i ề u ki ệ n nhi ệ t ñộ khác nhau. Gi ớ i h ạ n là c ầ n bi ế t n ă ng l ượ ng kích ho ạ t và y ế u t ố t ươ ng quan v ớ i c ơ ch ế h ỏ ng hóc. Ước lượng thừa số gia tốc dùng các thừa số ứng dụng trong tầm rộng Ngoài mô hình Arrhenius thì còn có nhi ề u mô hình stress khác. Các mô hình này là hàm theo stress và trong t ừ ng c ơ ch ế h ỏ ng hóc riêng bi ệ t (y ế u t ố mõi kim lo ạ i, y ế u t ố ă n mòn, d ị ch chuy ể n ñ i ệ n tích (electromigration), etc.) thì cung c ấ p nhi ề u ướ c l ượ ng thích h ợ p h ơ n cho ñộ tin c ậ y (xem ch ươ ng 9). Nhóm k ỹ s ư c ơ khí th ườ ng quan tâm ñế n các th ừ a s ố gia t ố c stress do h ọ th ườ ng dùng mô hình ph ầ n t ử h ữ u h ạ n trong tình hu ố ng stress v ề nhi ệ t và c ơ h ọ c. Gi ớ i h ạ n c ủ a mô hình ph ầ n t ử h ữ u h ạ n là y ế u t ố phân tích theo th ờ i gian ñể t ạ o l ậ p và ướ c l ượ ng các mô hình ñặ c thù cho t ừ ng tình hu ố ng ứ ng d ụ ng. Ước lượng ñộ tin cậy dùng phương pháp xác suất có ñiều kiện Th ố ng kê ñể k ế t h ợ p các xác su ấ t là khoa h ọ c n ỗ i ti ế ng nh ư ñ ã th ả o lu ậ n trong ph ầ n tr ướ c. ðộ tin c ậ y c ủ a h ệ th ố ng th ườ ng c ầ n các phân tích chi ti ế t v ề xác su ấ t khi không dùng ñượ c mô hình n ố i ti ế p. Tr ườ ng h ợ p này c ầ n c ơ s ở toán h ọ c v ề xác su ấ t, ph ươ ng pháp mô hình d ạ ng này c ầ n có y ế u t ố kinh nghiêm chuyên môn, ñ i ề u mà các gi ả i pháp ph ầ n m ề m không th ự c hi ệ n ñượ c. 5. Các vấn ñề chung B ấ t k ỳ phân tích k ỹ thu ậ t nào c ũ ng g ặ p bài toán va ch ạ m khi th ự c hi ệ n phân tích. Ph ươ ng pháp d ự báo tin c ậ y c ũ ng không th ể là ngo ạ i l ệ ñượ c. Ph ầ n này mô t ả m ộ t s ố trong các v ấ n ñề trên. M ộ t câu h ỏ i chung là “tôi dùng d ự báo nh ư th ế nào ñể c ả i thi ệ n ñượ c s ả n ph ẩ m?”. Tuy có nhi ề u cách tr ả l ờ i câu h ỏ i trên, nh ư ng câu h ỏ i th ứ nh ấ t mà nhà phân tích ph ả i ñặ t ra là:” ta dùng phân tích này cho m ộ t m ụ c tiêu ñị nh tr ướ c ch ư a?” Rõ ràng, m ụ c tiêu s ẽ giúp h ướ ng ñế n vi ệ c ch ọ n l ự a ph ươ ng pháp tr ướ c khi b ắ t ñầ u phân tích. ðầ u tiên, c ầ n ñ i ể m l ạ i các phân tích ñể b ả o ñ ãm có ñượ c ñộ chính xác c ầ n thi ế t cho ứ ng d ụ ng. ð i ề u này không ch ỉ bao hàm trong các gi ả ñị nh v ề phân tích, mà còn có các th ừ a s ố th ự c t ế ñượ c dùng trong phân tích. Sau khi ñ ã v ượ t qua ch ướ ng ng ạ i này, thì kh ả n ă ng s ử d ụ ng tr ở nên d ễ dàng h ơ n. M ộ t câu h ỏ i th ườ ng g ặ p khác là y ế u t ố t ạ o th ư vi ệ n các ph ầ n t ử và các ứ ng d ụ ng quan tr ọ ng. C ầ n tiêu t ố n nhi ề u th ờ i gian ñể thu th ậ p th ư vi ệ n và thông tin v ề các ứ ng d ụ ng quan tr ọ ng làm d ữ li ệ u ñầ u cho công c ụ d ự báo. M ộ t s ố ng ườ i không th ự c hi ệ n ñầ y ñủ các ướ c l ượ ng th ườ ng b ỏ qua y ế u t ố quan tr ọ ng c ủ a th ư vi ệ n này. Ngoài ra, m ộ t câu h ỏ i th ườ ng g ặ p n ữ a là y ế u t ố hi ệ n th ự c c ủ a các d ạ ng ướ c l ượ ng khác nhau. ð i ề u không may là nhi ề u ng ườ i ñ ã hi ể u sai v ề y ế u t ố hi ệ n th ự c c ủ a các ph ươ ng pháp ướ c l ượ ng khác nhau. H ầ u nh ư ch ư a có các ph ươ ng pháp theo chu ẩ n công nghi ệ p nào có ch ỉ d ẫ n hay k ỳ v ọ ng hi ệ n th ự c ñượ c. Ng ườ i dùng (user) nên t ự thi ế t l ậ p l ấ y h ướ ng th ự c t ế cho các ứ ng d ụ ng c ủ a mình c ũ ng nh ư ph ươ ng th ứ c s ử d ụ ng chúng. Nhi ề u kinh nghi ệ m ñ ã ñượ c công b ố r ộ ng rãi nh ằ m h ướ ng d ẫ n, tuy nhiên không th ể thay th ế ñượ c các y ế u t ố th ự c t ế thu th ậ p ñượ c. Thí d ụ , chúng có th ể h ữ u ích nh ằ m giúp so sánh các d ự báo ban ñầ u v ớ i các k ế t qu ả có ñượ c t ừ hi ệ n tr ườ ng. Thư mục : 1.The Rome Laboratory Reliability Engineer’s Toolkit,April 1993. . MÔ HÌNH DỰ BÁO ðỘ TIN CẬY 1. Mở ñầu Dự báo ñộ tin cậy ñóng vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình thiết kế ñộ tin cậy (DfR: Design. hay môi trường của người dùng khi di ñộng hay cố ñịnh trong môi trường mặt ñất). 2. Mô hình hóa ñộ tin cậy của hệ thống Hầu hết các dự báo về ñộ tin