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.