Geri Dön

Reliability and maintainability analysis with an application to aircraft maintenance

Başlık çevirisi mevcut değil.

  1. Tez No: 75437
  2. Yazar: ŞEREF DEMİRCİ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. Y. KEMAL YILLIKÇI
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Uçak Mühendisliği, Aircraft Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 1998
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Havacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 97

Özet

ÖZET Bu çalışmada, dizayn edilen komponent, ürün veya sistemlerin kullanım ömürleri boyunca bozulmamış halde olduklarının veya sağlamlıklarının en iyi ölçümü olan, güveniliriliğin tespiti ve zamanla nasıl değiştiği üzerinde duruldu. Bir uygulaması olarak, Türk Hava Yollan bünyesindeki Boeing 727 ve 737 uçaklarında kullanılan bir komponent üzerinde uygulaması yapıldı. Daha sonra, yedek sistemlerin kullamlmasınm ve önleyici bakım (preventive maintenance) yapmanın güvenilirliğe etkisi incelendi. Güvenilirliğin tayin edilmesiyle, ürünlerin, sistemlerin veya alt sistemlerin, istenilen güvenilirlikte, belirli çevre şartlarında fonksiyonlarım arızasız olarak ne zamana kadar yerine getirebilecekleri saptanır. Bu sayede, arıza meydana gelmeden önce önleyici balom (preventive maintenance) yapılarak arızanın önüne geçilmiş olunur. Güvenilirliğin kendisinden başka, bir sistemin güvenilirliğini karakterize etmede kullanılan başka ölçümler de mevcuttur. Bunlar; arızaya kadar olan ortalama süre (Mean Time To Failure, MTTF), arıza hızı (failure rate) ve kullanılabilirlik (availability) 'tir. MTTF tamir edilemeyen sistemler için kulanıhr. Tamir edilebilen sistemlerde bunun yerine, MTBF (Mean Time Between Failures), iki arıza arasındaki ortalama süre kullanılır. Güvenilirlik (Reliability), R, herhangibir komponentin, ürünün, sistemin veya alt sistemin, belirli şartlar altmda, istenilen emniyet seviyesinde, belirlenen süre içerisinde, fonksiyonunu arızasız olarak yerine getirebilme ihtimalidir. Güvenilmezlik (Unreliability), F, ise belirlenen şartlar altmda, herhangibir komponentin, ürünün, sistemin veya alt sistemin istenilen emniyet seviyesinde, belirlenen süreye kadar, fonksiyonunu arızasız olarak yerine getirememe ihtimalidir. Güvenilirlik ve güvenilmezlik zamanla değişir. Güvenilirlik R(f), zamanla azalır. Fonksiyonlarım tam olarak yerine getirdiği test edilen yeni bir sistem ilk kullanılmaya başlandığı andaki güvenilirliği R(t=0)=Vâk. 1 yıl sonra bu güvenilirlik değeri 0.5 'e düşebilir. Güvenilmezlik, güvenilirliğin tersine test edilmiş yeni bir sistemin servise verildiği ilk anda, ir(^=0)=0'dır. 1 yıl sonra bu değer 0.5'e çıkabilir. Dolayısıyla, bir sistemin veya komponentin güveniliriği ve güvenilmezliği toplamı l'dir. R(t)+F(t)=l (1) Bir ürünün güvenilirliği, ilerleyen kullanım süresi boyunca, başlangıçtaki kalitesini koruyabilmesidir. Dolayısıyla, bir ürün ancak yüksek güvenilirlikte olursa, kalitesi de yüksektir. Ancak, bunun tersi doğru değildir. Yüksek güvenilirlikteki bir ürünün kalitesinin de yüksek olması gerekmez. Çünkü, yüksek güvenilirlikle, düşük kalitenin de uzun zaman peryodunda muhafaza edilmesi sağlanabilir. N tane tamir edilemeyen (nonrepairable) komponent aynı şartlar altmda XH1kullanılmaya başlandığını varsayalım. Herbir komponentin arızaya kadar geçirdiği süre Tt olsun. Dolayısıyla, tüm komponentlerin arıza yapmasma kadar geçen toplam N süre; 2jTt dir ve buradan arızaya kadar olan ortalama süre, /i, _ Toplam kullanım süresi Arıza sayısı buradan, »-jjtT. (2) Buna karşılık gelen ortalama arıza hızı, X Arıza sayısı Toplam kullarımı süresi buradan,,- N ^ = 1J- (3) i=l (2) ve (3) denklemlerinden görüldüğü gibi ortalama arıza hızı, arızaya kadar geçen ortalama sürenin tersidir. t=0 anında, N, t=Ti anında N-i adet çalışan komponent sayısı t=T anma doğru azalarak sıfira gider. Şekil 1, güvenilirliğin t=0 anındaki i?j=l'den Ri=(N-i)/Ne ve İ?,=0'a doğru ne şekilde azaldığım göstermektedir, i. dikdörtgenin yüksekliği, l/N, genişliği, Tt ve alam T/N âh. Dolayısıyla, R(t) grafiği altındaki toplam alan; 1 A R(t) grafiği altodaki toplam alan = - 2s Tt (4) N i=l (2) ve (4) denklemleri birbirleriyle karşılaştırıldığında bkbirinin aynısı olduğu görülür. Buradan, güvenilirliğin zamanla değişim grafiği altodaki alan, arızaya kadar olan ortalama süreyi (MTTF) verdiği bulunur. N'in oo olması durumunda; 1 A MTTF = Lim-Z^Ti (5) N-**>N~~{ Buradan, 00 MTTF = JR(t)dt (6) o XIVi 1 time, t Şekil 1 Güvenilirliğin çalışma süresi ile değişimi Benzer şekilde tamir edilebilen komponentler için arızalar arasındaki süre, MTBF için İV tane tamir edilebilen komponentin T zaman süresi içerisinde teste tabii tutulduğunu varsayalım. TDj: herbir arızanın oluştuğu andan tamir edilip servise verildiği süre veya servis dışı kalma suresi (downtime), NF adet arıza için toplam servis dışı kalma süresi Nf -t i=\ T» Ortalama servis dışı kalma süresi (MDT, Mean downtime) Toplam servis dışı kalma süresi Toplam arıza sayısı Buradan, İV F i=\ (7) XVToplam servis süresi, toplam süreden servis dışı kalma süresi çıkartılarak bulunur. N tane komponent T zaman peryodu içerisinde test edildiği için; Toplam süre=İVT (7) ve (8) denklemlerinden Toplam servis süresi= JVT- Yjy = NT-NF MDT i=l Buradan, arızalar arasındaki ortalama süre; MTBF; Toplam servis süresi Toplam arıza sayısı (9) denklemini kullanarak NT-NvMDT MTBF = Nt Buna karşılık gelen ortalama arıza hızı; X = N* NT-NFMDT Bir ürünün kullamlabilirliği (availability), Aq; Toplam servis süresi Toplam test süresi Toplam servis süresi Toplam servis süresi + Servis dışı kalma süresi Buradan, An = N“MTBF 0 NFMTBF + NFMDT MTBF MTBF + MDT herhangibir t anındaki güvenilirlik t anında fonksiyonunu yerine getirenlerin sayısı *(0 = - t = 0, başlangıçtaki toplam sayı (8) (9) (10) (11) (12) (13) XVIve t anındaki arıza hızı t anında oluşan arıza sayısı X (0 =, ^,. - :.,. t anında fonksiyonunu yerine getirenlerin sayısı (13) ve (14) denklemlerinden t anında oluşan arıza sayısı R(t)X(t) = - n,,,., t = Q, başlangıçtaki toplam sayı = /(0 Dolayısıyla, t anındaki arıza yoğunluğu/^ f(t) = R(t)X(t) ve aynı zamanda dF(t) JR(t) n)~ dt dt (17) ve (16) denklemleri birlikte kullamlırsa, dR(t) R(t) = X (t)dt (18) denMeminin her iki tarafı (0,t) aralığmda integre edilirse, kıR(t)-bıR(0) = -jx(t)dt o R(0)=0 olduğu için, t -!X (t)dt R(t) = e ° olarak bulunur. (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) Bathtub eğrisi (banyo-küveti eğrisi), komponent veya sistemlerin kullanım ömürleri ile arıza hızlarının ne şekilde değiştiğini gösterir. Bu eğriyi matematiksel olarak modellemek için, Exponential, Weibull, Normal v.s. gibi dağılımlar kullanılır. Yapılan araştırmalar göstermiştir ki, bu ürünlerin ömürlerinin çoğu, kullanışlı ömür kısmında geçmektedir. Dolayısıyla bu bölgenin modellenmesi, komponent ve ürünlerin arıza hızlarım incelemede önemli ölçüde bilgi verir. Şekil 2 'den de görüldüğü gibi, bu bölgede arıza hızı Mf)~ A= sabit. Dolayısıyla bu bölge için, *(0 = e -A. t (21) cvııN E ra Ilk çalışma_ dönemi Alışma dönemi ve rastgelellkten /dolayı oluşan arızalar (early failure region) dönemine kadar olan süre Çalışma ömrü, T, hr Yıpranma dönemi Şekil 2 Güvenilirlik banyo-küveti eğrisi (Reliability bathtup curve) olarak bulunur. Buradan arıza yoğunluğu ve güvenilmezlik, dt (22) ve -xt F(t) = l-R(t) = l-e~ olarak bulunur. Bu bölge için arızaya kadar ortalama süre, MTTF MTTF = JR(t)dt = \e~x 'dt =- (23) (24) Bu sonuçtan da görüldüğü gibi arıza hızı sabit olduğunda, MTTF, arıza hızının tersidir. Şekil 2'deki MJfmn değişimini karakterize etmek için Weibull dağılımını kullanmak oldukça elverişlidir. Çünkü bu dağdım, bathtup eğrisinin bütün bölgelerini temsil edebilmektedir. Weibull dağılımı için X(t) = yX{Xt) y-l (25) :ivuıy\ wearout (yıpranma) dönemindeki arızalan temsil eder. Weibull anza hızına karşılık gelen güvenilirlik ve MTTF, R(t)=\ex$ ~l-ty~l it (26) o L 9 J Burada y: şekil parametresi, 8 : karakteristik ömrü göstermektedir. Kullanılan komponentin tipi, kalitesi ve dizayn konfigürasyonu sistemin performansını ve güvenilirliğini etkiler. Örneğin, dizancı daha düşük sayıda ve yüksek kaliteli veya daha fazla sayıda düşük kaliteli komponentler kullanarak ve onlara uygun bir konfigürasyon bularak oldukça yüksek güvenilirlik elde edilebilir. Bir sistem, seri, paralel, seri-paralel, paralel-seri veya kanşık olmak üzere birçok değişik şekilde dizayn edilebilir. Seri bağlı sistemlerde, sistemin çalışması için, tüm alt sistemlerin fonksiyonunu yerine getirmeleri gerekir, n tane seri bağlı alt sistemden oluşan bir sistemde herbir alt sistemin güvenilirliği sırası ile Rx(t), R2{t),.,.,Rn(t) ise sistemin güvenilirliği, Rs(i) Rs(t) = ^(0.^(0-^(0 = İ>*(0 (27) i=l Paralel bağlı sistemlerde ise sistemin çalışması için en az bir alt sistemin çalışması yeterlidir. Dolayısıyla böyle bir sistemin çalışmaması için, tüm alt sistemlerin çalışmaması gerekir, n tane paralel bağlı alt sistemden oluşan bir sistemde herbir alt sistemin güvenilmezliği sırası ile F^t), F2(t),...,F”(t) ise sistemin çalışmaması ihtimali veya güvenilmezliği, Fs(f) Fs(t) = Fx(t).F2{t)...Fn(t) = £^(0 (28) i=l Rs (t) = 1 - Fs (t) olduğu için paralel bağlı bir sistemin güvenilirliği *, (0 = 1- £[1-4,(0] (29) olarak bulunur. Bu sistemler için MTTF, (6) formülünden bulunabilir. Wearout (yıpranma) bölgesinde anza hızındaki artış, önleyici bakım (preventive maintenance) yapılarak düşürülebilir. Bu yüzden bu bölgenin başlangıcı önemlidir. Önleyici bakım sayesinde wearout bölgesinde oluşacak olan anza hızı, kullanışlı ömür (useful life) bölgesindeki anza hızına kadar düşürülebilir. Böylelikle komponent veya sistemlerin daha uzun ömürlü olması sağlanır. Bazı arızalan bakım yaparak kontrol altma almak, o arızanın ortaya çıktığı zamandaki düzeltilmesine (corrective maintenance) göre çok daha düşük :axmaliyetlidir. Bazen bunun tersi durumlarla da karşılaşabiliriz. Genellikle, komponent veya sistemlerin işletme masrafları koruyucu ve önleyici bakımların toplamından oluşur. Dolayısıyla T zaman peryodundaki toplam işletme masrafı CtİJ); CT(T) = Cc(T) + Cm(T) (30) Burada, Cc: Ortaya çıkan bir arızanın düzeltilmesi için gerekli maliyet Cm: Önleyici balom yapmak için gerekli maliyet Toplam işletme masrafını minimum yapacak kontrol veya test süresi, dCT(T) dT = 0 denkleminden bulunur. Buradan bulunacak olan T* değeri toplam işletme giderlerini minimum yapacak olan kontrol veya düzeltici işlem zaman intervalidir. :ci

Özet (Çeviri)

SUMMARY In this study using the statistical analysis and probability theory, it has been investigated that how reliability of a product or system is related to operation time. And, it's applied to an aircraft subsystem. Besides, of the enhancement methods of reliability, redundancy and maintenance is examined and the improvement in reliability with maintenance is estimated. In addition to the reliability itself which is used in characterizing of the systems, other measurement systems exist too. These are; mean time to failure (for repairable systems), Mean time between failures (MTBF), failure rate, and availability. If MTBF is known, preventive maintenance time may be quantified. Reliability is the best quantitative measure of the integrity of a designed part, component, product or system. Reliability analysis provides the theoretical and practical tools whereby the probability and capability of parts, components, equipment, products, subsystems, and systems to perform their required functions without failure for desired periods in specified environments. Reliability is the performance over the time. It is no good if a product, even if it is a television, a dishwasher, a car or an airplane performs its function as specified for only a short time, much shorter than the target period, and then fails. Along with the reliability analysis, we can make sure that these products function without failure for the desired length of the time. Cost and economics play a major role in the application of reliability. In order to improve inherent reliability, increased investment is required. Cost to user should be related to worth of benefit to user of having that level of reliability. In this study, basic steps of the analysis are as follows; Data collection and data analysis; Any discussion of quantitative reliability evaluation leads to a discussion of the data available and the data required to support such studies. Data analysis is the process of evaluating mechanical performance data to identify characteristics indicating a need for program adjustment. Data can be established from experimental testing or operational field data. Data Evaluation; Failure times are recorded and plotted. Generally this graph is like a bathtub curve. So it is called reliability bath curve. The first region of this curve shows early failure region. In this term, failure decreases with time. The second section where failure rate is constant is useful life period. The last period is called as wear-out region. Wear-out phase is characterized by rapidly increasing failure (hazard) rate. To minimize the effect of the wearout region, one must use preventive maintenance or replace the product. Mathematical Model; Actuarial analysis curves are faired through sets of data using probability distribution, Weibull, Normal, Exponential, etc. And subsequent calculations are then based on numerical values read from these curves. Xll

Benzer Tezler

  1. Tez No

    451019

    Makas motoru arayüz devresi tasarımı ve güvenlik bütünlük seviyesi analizi

    Design of point machine interface and safety integrity level analysis

    SERHAN SUBAŞI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SALMAN KURTULAN

  2. Tez No

    510190

    Otomatik tam bariyerli hemzemin geçit sisteminin kontrolü ve emniyet analizi

    Automatic control of full barrier level crossing systems and safety analysis

    HASAN AYDIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET TURAN SÖYLEMEZ

  3. Tez No

    14110

    Esnek üretim sistemleri için bir etkin üretim denetleme modeli

    An Effective supervisory control model for flexible manufacturing systems

    BAHAR KORKUSUZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1989

    Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. GÖNÜL YENERSOY

  4. Tez No

    71798

    Hizmet sektöründe toplam kalite yönetimi

    Başlık çevirisi yok

    HÜNKAR ŞERİF

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    İşletmeMarmara Üniversitesi

    Bankacılık Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İ. METE DOĞRUER

  5. Tez No

    16893

    Ortaölçekli firmalarda kalite kontrol sistemi

    Quality control system in middle scale firms

    TAMER YUVAKURAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1991

    İşletmeİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. AYDIN AYDINCIOĞLU

Geri Dön