Rekayasa Keandalan
Rekayasa keandalan adalah sub-disiplin dari rekayasa sistem yang menekankan pada kemampuan peralatan untuk berfungsi tanpa kegagalan. Keandalan menggambarkan kemampuan sistem atau komponen untuk berfungsi dalam kondisi tertentu selama periode tertentu. Keandalan berkaitan erat dengan ketersediaan, yang biasanya digambarkan sebagai kemampuan suatu komponen atau sistem untuk berfungsi pada saat atau interval waktu tertentu.
Fungsi keandalan secara teoritis didefinisikan sebagai probabilitas keberhasilan pada waktu t, yang dilambangkan dengan R(t). Dalam praktiknya, fungsi ini dihitung dengan menggunakan teknik yang berbeda, dan nilainya berkisar antara 0 dan 1, di mana 0 menunjukkan tidak ada probabilitas keberhasilan, sedangkan 1 menunjukkan keberhasilan yang pasti. Probabilitas ini diperkirakan dari analisis terperinci (fisika kegagalan), kumpulan data sebelumnya, atau melalui pengujian keandalan dan pemodelan keandalan. Ketersediaan, kemampuan pengujian, pemeliharaan, dan pemeliharaan sering kali didefinisikan sebagai bagian dari "rekayasa keandalan" dalam program keandalan. Keandalan sering kali memainkan peran kunci dalam efektivitas biaya sistem.
Rekayasa keandalan berhubungan dengan prediksi, pencegahan, dan pengelolaan ketidakpastian rekayasa "seumur hidup" tingkat tinggi dan risiko kegagalan. Meskipun parameter stokastik menentukan dan memengaruhi keandalan, keandalan tidak hanya dicapai dengan matematika dan statistik." Hampir semua pengajaran dan literatur tentang subjek menekankan aspek-aspek ini dan mengabaikan kenyataan bahwa rentang ketidakpastian yang terlibat sebagian besar tidak memvalidasi metode kuantitatif untuk prediksi dan pengukuran." Sebagai contoh, mudah untuk merepresentasikan "probabilitas kegagalan" sebagai simbol atau nilai dalam sebuah persamaan, tetapi hampir tidak mungkin untuk memprediksi besarnya yang sebenarnya dalam praktiknya, yang secara masif bersifat multivariat, sehingga memiliki persamaan untuk keandalan tidak berarti sama dengan memiliki pengukuran prediktif yang akurat tentang keandalan.
Rekayasa keandalan berkaitan erat dengan Rekayasa Kualitas, rekayasa keselamatan, dan keselamatan sistem, karena mereka menggunakan metode umum untuk analisis mereka dan mungkin memerlukan masukan dari satu sama lain. Dapat dikatakan bahwa suatu sistem harus aman secara andal.
Rekayasa keandalan berfokus pada biaya kegagalan yang disebabkan oleh waktu henti sistem, biaya suku cadang, peralatan perbaikan, personel, dan biaya klaim garansi.
Sejarah
Kata reliabilitas dapat ditelusuri kembali ke tahun 1816 dan pertama kali dibuktikan oleh penyair Samuel Taylor Coleridge.[6] Sebelum Perang Dunia II, istilah ini lebih banyak dikaitkan dengan pengulangan; sebuah tes (dalam semua jenis ilmu pengetahuan) dianggap "reliabel" jika hasil yang sama diperoleh berulang kali. Pada tahun 1920-an, peningkatan produk melalui penggunaan kontrol proses statistik dipromosikan oleh Dr. Walter A. Shewhart di Bell Labs, sekitar waktu ketika Waloddi Weibull bekerja pada model statistik untuk kelelahan. Pengembangan rekayasa keandalan berada di jalur yang sejajar dengan kualitas. Penggunaan modern dari kata keandalan didefinisikan oleh militer AS pada tahun 1940-an, yang mencirikan sebuah produk yang akan beroperasi sesuai dengan yang diharapkan dan untuk jangka waktu tertentu.
Pada Perang Dunia II, banyak masalah keandalan disebabkan oleh ketidakandalan yang melekat pada peralatan elektronik yang tersedia pada saat itu, dan masalah kelelahan. Pada tahun 1945, M.A. Miner menerbitkan makalah penting berjudul "Kerusakan Kumulatif pada Kelelahan" dalam jurnal ASME. Aplikasi utama untuk rekayasa keandalan dalam militer adalah untuk tabung vakum seperti yang digunakan dalam sistem radar dan elektronik lainnya, yang keandalannya terbukti sangat bermasalah dan mahal. IEEE membentuk Reliability Society pada tahun 1948. Pada tahun 1950, Departemen Pertahanan Amerika Serikat membentuk sebuah kelompok yang disebut "Kelompok Penasihat tentang Keandalan Peralatan Elektronik" (AGREE) untuk menyelidiki metode keandalan peralatan militer. Kelompok ini merekomendasikan tiga cara kerja utama:
- Meningkatkan keandalan komponen.
- Menetapkan persyaratan kualitas dan keandalan untuk pemasok.
- Mengumpulkan data lapangan dan menemukan akar penyebab kegagalan.
Pada tahun 1960-an, lebih banyak penekanan diberikan pada pengujian keandalan pada tingkat komponen dan sistem. Standar militer MIL-STD-781 yang terkenal diciptakan pada saat itu. Sekitar periode ini juga pendahulu yang banyak digunakan untuk buku pedoman militer 217 diterbitkan oleh RCA dan digunakan untuk prediksi tingkat kegagalan komponen elektronik. Penekanan pada keandalan komponen dan penelitian empiris (misalnya Mil Std 217) sendiri perlahan-lahan menurun. Pendekatan yang lebih pragmatis, seperti yang digunakan dalam industri konsumen, digunakan.
Pada tahun 1980-an, televisi semakin banyak menggunakan semikonduktor solid-state. Mobil dengan cepat meningkatkan penggunaan semikonduktor dengan berbagai mikrokomputer di bawah kap mesin dan di dasbor. Sistem pendingin udara yang besar mengembangkan pengontrol elektronik, seperti halnya oven microwave dan berbagai peralatan lainnya. Sistem komunikasi mulai mengadopsi elektronik untuk menggantikan sistem sakelar mekanis yang lebih tua.
Bellcore mengeluarkan metodologi prediksi konsumen pertama untuk telekomunikasi, dan SAE mengembangkan dokumen serupa SAE870050 untuk aplikasi otomotif. Sifat prediksi berevolusi selama dekade ini, dan menjadi jelas bahwa kompleksitas die bukan satu-satunya faktor yang menentukan tingkat kegagalan sirkuit terpadu (IC). Kam Wong menerbitkan makalah yang mempertanyakan kurva bak mandi yang berpusat pada keandalan. Selama dekade ini, tingkat kegagalan banyak komponen turun hingga 10 kali lipat. Perangkat lunak menjadi penting bagi keandalan sistem. Pada tahun 1990-an, laju pengembangan IC meningkat.
Penggunaan mikrokomputer yang berdiri sendiri yang lebih luas adalah hal yang umum, dan pasar PC membantu menjaga kepadatan IC mengikuti hukum Moore dan berlipat ganda setiap 18 bulan. Rekayasa keandalan kini berubah seiring dengan pergerakannya menuju pemahaman fisika kegagalan. Tingkat kegagalan komponen terus menurun, tetapi masalah tingkat sistem menjadi lebih menonjol. Pemikiran sistem menjadi semakin penting. Untuk perangkat lunak, model CMM (Capability Maturity Model) dikembangkan, yang memberikan pendekatan yang lebih kualitatif terhadap keandalan. ISO 9000 menambahkan ukuran keandalan sebagai bagian dari bagian desain dan pengembangan sertifikasi. Perluasan World Wide Web menciptakan tantangan baru dalam hal keamanan dan kepercayaan.
Masalah lama yaitu terlalu sedikitnya informasi yang dapat diandalkan yang tersedia sekarang telah digantikan oleh terlalu banyak informasi yang nilainya dipertanyakan. Masalah keandalan konsumen sekarang dapat didiskusikan secara online dalam waktu nyata dengan menggunakan data. Teknologi baru seperti sistem elektromekanis mikro (MEMS), GPS genggam, dan perangkat genggam yang menggabungkan ponsel dan komputer, semuanya merupakan tantangan dalam menjaga keandalan. Waktu pengembangan produk terus dipersingkat selama dekade ini dan apa yang telah dilakukan dalam tiga tahun dilakukan dalam 18 bulan. Hal ini berarti bahwa alat dan tugas keandalan harus lebih terkait erat dengan proses pengembangan itu sendiri. Dalam banyak hal, keandalan telah menjadi bagian dari kehidupan sehari-hari dan harapan konsumen.
Gambaran umum
Keandalan adalah kemungkinan bahwa suatu produk akan menjalankan fungsi yang dimaksudkan dengan cara yang memenuhi atau melampaui harapan pelanggan selama periode penggunaan dan kondisi pengoperasian.
Tujuan
Seorang insinyur yang percaya diri memiliki banyak tujuan yang ditekankan dalam urutan prioritas. Pertama, kemampuan menerapkan pengetahuan teknis dan teknik khusus untuk mencegah atau mengurangi risiko dan frekuensi kegagalan sistem atau produk. Selain itu, apa pun tindakan pencegahannya, tujuan kedua adalah mengidentifikasi dan mengatasi penyebab kegagalan. Jika penyebab kesalahan tidak dapat diperbaiki, langkah selanjutnya adalah menentukan cara mengatasi dampak kesalahan tersebut. Yang keempat adalah menerapkan metode untuk memperkirakan keandalan desain baru dan menganalisis data relevan yang andal.
Tujuan utama pekerjaan ini ditentukan oleh efektivitas penurunan harga dan menghasilkan produk yang andal. Keterampilan utama yang dibutuhkan adalah kemampuan untuk mengenali dan memprediksi potensi masalah serta mengetahui cara menghindarinya. Penting juga untuk memiliki pemahaman yang kuat tentang teknik desain dan analisis data agar berhasil menerapkan rekayasa nyata.
Ruang Lingkup dan Teknik
Teknologi sejati untuk "sistem yang kompleks" memerlukan pendekatan sistem yang lebih kompleks dibandingkan sistem yang lebih kecil. Dalam konteks ini, terdapat beberapa aspek penting dalam rekayasa keandalan, termasuk analisis ketersediaan sistem, kesiapan misi, distribusi kebutuhan pemeliharaan, dan keandalan terkait. Indikator lainnya termasuk keandalan desain, termasuk analisis kegagalan fungsional sistem, persyaratan turunan, desain analisis sistem, dan implementasi kinerja. Fitur penting lainnya mencakup pemeliharaan prediktif dan preventif, analisis perilaku manusia, dan pemahaman mendalam tentang kesalahan terkait interaksi manusia, seperti manufaktur, perakitan, transportasi, dan penyimpanan.
Juga dalam Mesin Keandalan Efektif: Pemahaman mendalam diperlukan. Fondasi pekerjaan tidak terampil adalah pengalaman dalam berbagai disiplin ilmu teknik khusus, keterampilan teknik, dan pengetahuan yang baik. Spesialisasi ini meliputi tribologi, tegangan, mekanika rekahan, termodinamika, mekanika fluida, teknik elektro, teknik kimia (oksidasi, dll.) dan ilmu material. Cakupan komprehensif ini memungkinkan teknisi tepercaya untuk mengidentifikasi, mencegah, dan mengatasi kegagalan sistem.
Definisi
Kebenaran dapat ditafsirkan melalui banyak perspektif yang saling terkait. Pertama, keandalan mengacu pada kemampuan suatu entitas untuk mencapai tujuan tertentu dalam jangka waktu tertentu. Hal ini juga mencakup kemampuan produk, baik yang dirancang, diproduksi atau dipelihara, untuk bekerja sesuai kebutuhan dari waktu ke waktu. Keandalan juga dapat dilihat sebagai kemampuan suatu peralatan produk untuk mempertahankan kinerja yang diinginkan dalam jangka waktu yang lama. Selain itu, menolak kurangnya waktu adalah bagian penting dalam memahami kebenaran sesuatu. Kemungkinan suatu benda akan menjalankan fungsi yang diinginkan dalam kondisi tertentu dalam jangka waktu tertentu juga merupakan pertimbangan penting. Terakhir, daya tahan suatu benda adalah ukuran utama keandalan, yang mengacu pada kemampuan benda tersebut untuk bertahan dan terus berfungsi dalam situasi di mana masalah mungkin terjadi.
Dasar-Dasar Penilaian Keandalan
Berbagai metode digunakan dalam dunia penilaian keandalan, termasuk diagram blok keandalan, analisis risiko, FMEA, analisis pohon kesalahan, dan pemeliharaan keandalan. Faktanya, tujuan dari tahap peninjauan ini adalah untuk menyajikan bukti yang meyakinkan, baik kualitatif maupun kuantitatif, bahwa penggunaan komponen atau sistem tidak menimbulkan masalah yang tidak dapat diterima, terutama dalam hal keselamatan.
Proses ini mencakup identifikasi risiko secara menyeluruh, penilaian risiko sistem, pertimbangan mitigasi, penentuan solusi terbaik, dan kesepakatan mengenai tingkat risiko akhir yang dapat diterima. Risiko diukur sebagai kombinasi probabilitas dan tingkat keparahan suatu peristiwa kegagalan. Definisi kerusakan juga mencakup faktor-faktor seperti biaya, waktu tenaga kerja, logistik, kerusakan, dan waktu henti mesin yang menyebabkan operasi terhenti. Jika hal ini terlaksana, maka risiko-risiko lainnya, termasuk risiko-risiko yang belum teridentifikasi, akan menjadi prioritas. Perbaikan desain, pengurangan dan pemantauan terencana untuk mengatasi kompleksitas sistem teknis merupakan metode utama untuk mengurangi risiko. Tujuan utamanya adalah mencapai tingkat risiko yang dapat diterima seperti ALARA atau ALAPA, untuk membuat sistem seaman dan seandal mungkin.
Rencana program keandalan dan ketersediaan
Menerapkan program keandalan lebih dari sekadar membeli perangkat lunak atau menjelaskan apa yang perlu dilakukan untuk memastikan keandalan produk dan proses. Sebaliknya, program autentik dianggap sebagai sistem berbasis pembelajaran kompleks yang spesifik terhadap hasil dan proses.
Selama implementasi, proyek ini didukung oleh kepemimpinan, membangun keterampilan yang dikembangkan dalam tim, diintegrasikan ke dalam aktivitas bisnis dan dilaksanakan sesuai dengan metode bisnis yang telah terbukti. Rencana proyek yang realistis digunakan untuk mendokumentasikan "praktik terbaik" yang terkait dengan aktivitas, proses, alat, analisis, dan pengujian yang diperlukan untuk suatu (sub) sistem. Rencana tersebut juga memperjelas persyaratan pelanggan terkait penilaian keandalan.
Pentingnya rencana proyek keandalan terletak pada kemampuannya untuk mencapai keandalan, pengujian, retensi, dan ketersediaan sistem tingkat tinggi. Dokumen ini dikembangkan pada awal pengembangan sistem dan akan terus ditingkatkan sepanjang siklus hidupnya. Rencana proyek yang sebenarnya tidak hanya menggambarkan pekerjaan sebenarnya dari insinyur tersebut, namun juga menunjukkan tanggung jawab pemangku kepentingan lainnya. Manajemen proyek harus disepakati sepenuhnya untuk memastikan alokasi sumber daya yang tepat.
Perencanaan proyek keandalan juga dapat digunakan untuk meningkatkan ketersediaan sistem dengan berfokus pada peningkatan keandalan, termasuk pengujian dan retensi. Peningkatan stabilitas lebih mudah, namun perkiraan pemeliharaan lebih akurat. Namun, kegagalan di luar kendali Anda dapat menyebabkan masalah kompleks seperti kekurangan staf, ketersediaan suku cadang, dan biaya pengelolaan konfigurasi yang rumit. Oleh karena itu, tidak cukup hanya berfokus pada pemeliharaan saja.
Perencanaan keandalan juga harus fokus pada hubungan antara ketersediaan dan biaya kepemilikan, terutama untuk penggunaan sistem. Untuk sistem yang terhubung dengan sistem produksi, seperti anjungan minyak besar, biaya kepemilikan meningkat. Kurangnya sumber daya dapat menyebabkan kerugian finansial yang besar. Oleh karena itu, perencanaan keandalan yang efektif mempertimbangkan analisis RAMT (Keandalan, Ketersediaan, Pemeliharaan, dan Pengujian) dalam konteks kebutuhan pelanggan.
Persyaratan keandalan
Keandalan teknis sistem apa pun pertama-tama harus dicapai melalui konfigurasi dan persyaratan pemeliharaan yang tepat. Persyaratan ini harus didasarkan pada persyaratan yang tersedia melalui analisis kegagalan desain dan hasil pengujian prototipe awal. Persyaratan keandalan membatasi desain suatu objek atau konfigurasi. Penting untuk dipahami bahwa menetapkan tujuan yang baik, benar, dapat diuji, dan stabil saja tidaklah benar. Karena ini adalah kesalahpahaman tentang persyaratan sebenarnya. Persyaratan validasi mencakup keseluruhan sistem, termasuk persyaratan pengujian dan evaluasi, serta pekerjaan dan dokumentasi terkait. Persyaratan ini disertakan dalam spesifikasi sistem atau sistem, rencana pengujian, dan kontrak terkait untuk mencegah kesalahan atau mengurangi konsekuensi kesalahan.
Persyaratan desain harus cukup tepat sehingga perancang dapat merancang dan membuktikan melalui analisis atau pengujian bahwa persyaratan tersebut terpenuhi. Karena sifat persyaratan dan tingginya tingkat ketidakpastian, sulit untuk memverifikasi kinerja yang andal pada tingkat rendah untuk sistem yang kompleks. Solusi alternatif, seperti penggunaan berbagai tingkat/kelas pengukuran, adalah realistis, terutama jika dampak degradasi juga dipertimbangkan. Persyaratan pemeliharaan fokus pada biaya perbaikan dan waktu perbaikan. , namun persyaratan pengujian merupakan hubungan antara keandalan, pemeliharaan, dan kepercayaan. Terjadi kesalahan dalam proses pencarian mode alamat.
Persyaratan yang andal memerlukan banyak pekerjaan dan dokumentasi selama pengembangan sistem, pengujian, produksi, dan pengoperasian. Kepatuhan terhadap persyaratan ini ditentukan di bagian kinerja berdasarkan add-on yang dibutuhkan oleh pelanggan. Pilihan keandalan harus seimbang dengan pentingnya dan biaya sistem. Sistem yang kritis terhadap keselamatan mungkin memerlukan tinjauan bug formal dan proses pelaporan selama pengembangan, sementara sistem non-keselamatan lebih cenderung mengandalkan laporan pengujian akhir. Standar keandalan desain, seperti MIL-STD-785 dan IEEE 1332, adalah metode umum untuk memantau keandalan produk atau proses dan mendokumentasikan kondisi keandalan desain, termasuk analisis laporan kegagalan dan prosedur perbaikan sistem.
Disadur dari: en.wikipedia.org