可靠性工程在组织中的重要性

1.简介

国内外市场的激烈竞争迫使公司根据四个基本因素来制定战略：价格，质量，可靠性和交货时间（Anderson，1990）。在组织中将可靠性作为工程来实现是当今大多数组织提出的需求的结果。

可靠性工程源于对故障的预期以及在过程或产品中发生故障的可能性。这就是为什么可靠性工程为设计能够制造高质量产品的可靠流程提供了机会；防止组织中出现任何生产问题，其目的是满足客户的需求，例如：耐用性，质量，价格，交货时间，可靠性，最重要的是组织能够根据制造和生产运营技术来生产产品您的预算。

毋庸置疑，组织在当今市场上的成功取决于组织为满足客户需求而提供的产品的质量和价格，以及组织提供无瑕疵性能的产品的能力。提供给客户的产品的使用寿命。

2.概念框架

在进入未知的可靠性工程世界之前，必须定义一些高度相关的概念才能理解此主题。以下是一些概念的简短但具体的定义：

2.1产品

满足用户或客户特定功能的任何制成品；因此，该产品可以是机器，设备或任何普通消费品（AcuñaAcuña，2003年）。

2.2工程学

工程学是一门学科，负责研究和应用一组科学知识和技术，以创建，改善和实施结构或解决影响人类的问题的相同技术。该科学主要基于数学，物理和自然科学知识，以发展经济方式，促进某些材料和自然力量的实施，从而造福人类和环境。

2.3可靠性

（R（t））。Reliability Engineering JorgeAcuñaAcuña（2003）一书的作者将可靠性定义为产品单元在设计的时间段内和在先前指定的条件下令人满意地履行其功能的概率。

2.4机率

随机事件的数字结果，其原因已知或未知，并且其大小必须在零到一之间

2.5设计时间段

这意味着产品的运行不会永远持续下去，而是要达到足够的客户满意度。

2.6预定条件

这意味着该过程不是在任何条件下开发的，而是在设计中确定的条件下开发的，并且在产品的使用说明和使用寿命中非常清楚地描述了该过程，因此，如果在非规定的条件下使用产品，则很可能在此期间产品寿命短于原始时间。

2.7失败

当组件，设备，系统或过程停止履行其预期执行的功能时，就会产生这种效应（PEMEX，2013）。

2.8可靠性与信任

可靠性是衡量产品在使用和制造过程中的性能的单位，而置信度则代表产品质量参数及其特性（统计）的真实价值。

2.9质量控制（过程中）

控制过程包括对产品或原材料必须具有的某些特征的验证，以预见产品或原材料中存在导致客户不满意的缺陷或缺陷，这对组织造成了经济损失。它在可靠性工程中的应用非常有用，因为它可以用作标准评估工具，以防止在成品使用过程中可能出现的缺陷或故障。

3.背景

可靠性的概念是在第二次世界大战期间出现的，这是因为需要在军事装备中实现高可靠性，以减少设备故障。多年来，这个概念已经发展成为基于数学和统计概念的重要研究领域。下面将显示可靠性工程的发展历程。

过去，组织将设备和设施的维护视为支出单位，这是运营，设备和组织发展的限制因素，但是随着引入新的管理理念，出现了新的管理概念。明智的组织使用的工具和策略来提高其流程的效率和有效性，产品的质量和价格，客户保留率，最重要的是，要保持其在市场中具有良好地位并产生巨大影响的组织利润。

上面提到的一切都导致大型组织提高了对设备维护的认识，使他们放弃了过去的观念，即维护是一种支出单位，并采用了一种新的组织文化。其中包括将维护视为对业务有贡献的结果单位（图2）（而不是代表损失），扩大其在投资项目开发中的作用（可维护性），并鼓励投资人的参与组织（生产维护和持续改进）。

组织对维护概念的认识的演变

支出单位

代表损失限制因素：运营，团队和组织发展

结果单位

为业务做出贡献可持续发展生产性维护持续改进

但是，通过将维护定义为被动角色，这种新思想受到了限制，在这种情况下，纠正措施优先于计划采取的措施。在此思想演变的下一阶段，其特点是将预防性维护从基本的周期性方式发展为预测性维护。最后是改进维护（图1）。

从被动维护到改进维护的演进

图1.从被动维护到改进维护的演变

改进的维护包括并应用了以下方面：侧重于可靠性的维护，生命周期分析和持续改进（图2），开发模型和方法论，以改善设施和设备的遗传学，提高效率和这是进行可靠性工程的时候，在降低成本的同时提高了处理效率。

改进维护考虑的方面

图2.改进维护考虑的方面

下面的图3中显示了将可靠性工程纳入改进维护的过程。

引发可靠性工程的过程

图3.引起可靠性工程的过程

3.1并行工程

并行工程“ CE”基于产品制造及其生产过程的同时性。并行工程是执行过程的一组活动或多学科任务，要设计具有多学科活动的过程，有必要并行进行详细设计，这将通过促进从故障源头识别故障来提高可靠性。生产过程及其制造设计。并行工程可以从四个不同的角度进行研究：

制造和装配设计，质量设计，生命周期设计，成本管理

3.1.1制造和装配设计（DFMA）

它是一种用于产品和过程集成设计和开发（IPPD）的方法，该方法基于规则和原则，指导设计团队生成易于制造，经济制造的零件概念，同时保持其质量且易于组装。

3.1.2质量设计

产品或服务的设计过程是关键阶段，可能是最关键的阶段。适当的设计和开发过程将确保组织能够通过将客户需求转化为特定的规格（尺寸，性能，响应时间等）来响应客户的需求。设计过程不当将成为新产品诞生之初的负担，并且将阻碍实现预期的客户满意度目标（González&AEC，2006）。

通用设计过程包括六个阶段，前四个阶段与系统生命周期的四个阶段有关，后两个阶段与产品的设计和开发无关，而是作为满足需求的信息来源客户的。以下是这些阶段：1）与客户联系，2）整个过程的计划阶段，3）进行设计活动，4）测试和鉴定的原型，5）设计和制造6）销售产品。

组织可以在通用设计的开发过程中实施的方法，这些方法与可靠性工程相关，可以避免产品中的故障或不完善之处：

QFD或质量功能部署。

它是设计过程中不可或缺的工具，用于定义最终产品或服务的特性，其组件，要执行的测试和检查操作以及生产所需的必要文件（González和AEC，2006）。

AMFE的失效和后果分析。

预防工具，允许您在不同的设计替代方案之间进行选择，并避免将来可能出现的问题。

DOE或实验设计。

统计方法论，可用于确定产品和组件的特征。

RAM参数o可靠性，可用性，可维护性。

RAM参数是用于建立产品最终质量特征，进行测试和鉴定活动的统计工具。

3.1.3生命周期

通过考虑系统的生命周期可以促进可靠性研究，因为它有助于建立满足客户需求的可靠性值。产品的生命周期由四个阶段决定（AcuñaAcuña，2003年），见图3：

生命周期

4.可靠性

为了解决可靠性工程问题，有必要首先向我们介绍组织中可靠性的真实概念。可靠性是产品单元在设计的时间段内和在先前指定的条件下令人满意地完成其功能的概率（AcuñaAcuña，2003年）。

当前，组织内最大的挑战是由其成员对不想要的事件或也称为失败的发生进行预测的能力决定的，其目的是避免或防止可能造成危害的重大负面影响当组织能够预测此类故障的发生时，组织将通过节省大量资金而受益，因此，越来越多的组织被迫采用可靠性工程。

可靠性工程在组织中的影响是巨大的，因为与定性的传统方法相比，它是一种定量方法。可靠性工程计算用于组织内经济和生产方面的决策。

4.1目标：

应用工程知识以防止或减少故障的频率。

识别并纠正灾难性或重复性故障的原因。

定义减少故障的方法（如果未查明并纠正其原因）。

应用技术来估计新设计中的可靠性并分析可靠性数据。

4.2可靠性在组织中的重要性

可靠性工程的功能是通过合并和传播知识，情报和定性分析来使维护连续改进过程动态化，从而有利于运营结果，从而对企业有利。可靠性工程可以重新设计总体规划，维护程序；为了以较低的总体成本（直接成本，活动成本，不可用成本）执行制造过程。

4.3可靠性的数学函数

可靠性定义为组件在时间段t内起作用的概率Pr。它的数学表达式由随机变量T定义为T≥0时组件失效的时间。

R（t）= Pr T≥t

函数R（t）用作可靠性的估算器

4.4可靠性工程的研究视角

对可靠性工程的研究负责故障的概率特征，做出预测并建立主动行动，以消除或减轻故障可能产生的影响。在可靠性工程研究中，两所学校与两种方法并存（PEMEX，2013年）：

基于对故障时间或故障历史记录的概率分析（基于统计的可靠性分析）的可靠性。可靠性的分支是研究随机变量“失效时间”。此类分析的基本输入是存储设备故障历史记录（故障时间和维修时间）的数据库，基于对损坏或物理故障的概率分析（基于物理的可靠性分析）。可靠性的分支认为故障是退化过程的最后阶段，并且集中精力于试图了解故障的发生方式，换句话说，它研究的是“退化过程的物理原理”。

4.5可靠性周期

接下来，图4显示了可靠性周期（González，LaraHernández和Gordillo，2009），其中显示了可靠性工程，故障率，维护和设施重新设计之间的相互作用。

可靠性周期

图4.可靠性周期

4.5.1数据库

每个组织都必须有一个数据库或清单，并在其中列出了组织内可能发生的故障类型。在行业内有一种用于收集和分类故障的方法，ISO 14224（Troffé）中引用了该方法。根据ISO 14224，考虑到深度，故障类型分为三类：

故障模式：以“操作员”为导向故障机理：明显的原因，（磨损，磨蚀等）技术维护故障原因：设计，制造或操作过程中的情况“专家”

值得一提的是，ISO 14224标准的目标是促进基于共同观点的数据收集，交换和分析。该标准建议从两个方面考虑应收集和集中的最小数据量：

在各种分析方法中使用的将要收集的数据类型的要求标准化数据格式：促进工厂，所有者，制造商和承包商之间关于可靠性和维护性的数据交换。

4.5.1.1数据分类

为了收集数据并对其进行有序，清晰的分析，OREDA项目开发了基于ISO 14224标准的分类法。

4.5.1.2数据库的主要类别

对于每种设备类别，数据库分为三个独立的数据库：

库存：描述每台设备的地方，并收集其数据维护：包含有关为每台设备安排的纠正和预防性维护计划的信息。例如：维护措施，间隔，工时等。故障清单：描述设备在给定时间段内遭受的所有故障（每个故障事件一个记录）。

使用此数据的主要区域是：

可靠性，即故障事件和故障机制；可用性/效率，即设备可用性，系统可用性，生产工厂的可用性；维护即纠正和预防性维护，维护的可维护性；安全性和环境：en即对安全和/或环境造成不利影响的设备故障

4.5.1.3第2阶段流程设计：

过程设计还与系统的生命周期相关，这在前面已经提到过（Giudice&Pereyra，2005）。流程的设计根据要选择的产品类型来确定生产活动的开发方式，并通过选择执行这些操作的技术来进行调节。它取决于对商品和服务生产的投入，操作，流程和方法的选择，以及它们的详细规格。这个阶段不仅与设计新流程有关，而且与重新设计流程有关。

4.5.1.4阶段3：详细工程

在此阶段，将考虑所需生产资源的详细信息，并对概念设计进行改进，该阶段是系统或产品生命周期的一部分。

此阶段的活动范围如下（Rivera，2009年）：

基础工程的详细审查设备和材料的技术规范功能规范导管，管道和电气装置的尺寸确定设备，仪器，配件和材料的清单详细的设施计划：管道和导管的布局，等轴测图，建筑细节，电气单线。

4.1.5.5第4阶段维护：

维护或可维护性涉及因故障而停机的时间和因维护而停机的时间，或因故障或执行计划的活动而在停机后将设备的状态恢复到其运行状态所花费的时间（舒适度和速度）。可维护性特征通常由设备设计决定，设备设计规定了维护程序并确定了维修时间。

可维护性的关键绩效指标通常是平均修复时间（TPPR）。定性地指设备恢复到工作状态的难易程度。定量地定义为恢复设备的运行状态或任务时间的概率。

它通常表示为：

可靠性周期

其中μ=修复率

该方程对于时间有效，以确保它们遵循指数分布

4.6评估系统的可靠性

系统的可靠性评估是通过研究进行的，根据JorgeAcuña（2003）的研究，它分为四个阶段，如图9所示。

产品或过程可靠性的目标和要求的定义将产品或过程分解为组件，并评估每个组件的可靠性，根据其组件的可靠性预测产品的可靠性产品或过程的分析为了确定优点和缺点并利用新的改进机会。

4.6.1阶段1.目标和系统可靠性要求的定义

在此阶段，涉及两个因素：第一个是市场营销所捕获的客户的声音，第二个是工程学所捕获的过程的声音；在此阶段，将考虑有关机器和材料的技术和工程限制。为了便于分析，建议使用QFD工具。

4.6.2阶段2.将系统分解为各个组件，并对每个组件的可靠性进行估算。

将系统划分为多个组件，并将各个组件划分为多个部分的目的是为了便于确定每个组件的可靠性值。要执行分解，建议使用框图和“ gozinto”图。

4.6.3阶段3.根据组件的可靠性来预测产品的可靠性。

每个组件的可靠性之和得出最终或完整产品的可靠性值，使用概率论确定产品或过程的可靠性。

4.6.4阶段4.对产品或过程进行分析，以确定优缺点，并利用新的改进机会。

在计算产品或过程在设计过程中的可靠性之后，应研究产品在制造过程中及其使用寿命期间的故障。在这里您可以使用SWOT工具。

5.结论：

为了将自己定位在市场中，组织必须采用可靠性工程方法作为策略。据说，要使一个组织今天成功，就需要担心四个方面：价格，质量，可靠性和交付时间。可靠性是对元素，设备或装置所呈现的功能性指标的定量度量，这有助于做出有关选择设备，元素或装置的选择的决定。

可靠性是指组件，设备或系统在过程中的特定时段或时间内无故障运行并且在运行开始时具有概率值（从1或100％到100％的变化）的概率，直到发生故障发生时的值为0。这说明一个故障与另一个故障之间的可靠性从100％变为0。

参考书目：

AcuñaAcuña，J.（2003年）。可靠性工程。哥斯达黎加：社论Tecnológicade CR。来源：http：//books.google.com.mx/booksArata，A.（sf）。工业工厂中运行可靠性的工程和管理。 R-MES平台的应用。从http://books.google.com.mx/booksGiudice，C.和Pereyra，A.（2005）获得。流程设计。从国家技术大学拉普拉塔地区学校获得：http://www.frlp.utn.edu.ar/materias/oindustrial/apunte3.pdf冈萨雷斯（E.）和AEC（。D.（2006年2月）。质量和设计开发过程。和F. Gordillo，2009年11月18日。可靠性-可用性-可维护性估计Groover，MP（1997）。现代制造业的基础知识：材料，过程和系统。培生教育。摘自：http://books.google.com.mx/books可靠性与风险管理，SA（2012年3月10日）。可靠性工程。从Rivera，A.（2009-09-29）获得。概念工程，基础工程和详细工程.Troffé，M.（SF）。分析ISO 14224 / OREDA。