Fiabilitatea, mentenabilitatea, disponibilitatea

Fiabilitatea, mentenabilitatea, disponibilitatea

Aceste notiuni au fost deja definite, in capitolul anterior, asa cum sunt ele prezentate in standardul ISO 8402. Deoarece consideram ca sensul corect al acestor notiuni merita sa fie inteles mai profund se va mai face, in continuare, si o alta serie de precizari.

Una dintre cele mai strans legate caracteristici de calitate este fiabilitatea. De fapt aceasta caracteristica este considerata drept o extindere a notiunii de calitate si exprima o caracterizare a sigurantei in exploatare a unui produs avand o anumita functionalitate.

Fiabilitatea, fata de modul cum a fost ea definita in standardul ISO 8402, mai poate fi caracterizata astfel:

din punct de vedere calitativ - reprezinta capacitatea ca un produs sa indeplineasca, pentru un anumit interval de timp prestabilit, functia pentru care a fost creat;

din punct de vedere cantitativ - reprezinta probabilitatea ca produsul sa respecte termenul de garantie. Introducerea acestei notiuni a aparut dat fiind ca anumite caracteristici calitative (de functionare) au dobandit o importanta deosebita pentru toata perioada de functionare, deci pentru intregul ciclu de viata al produsului.

Conceptul de fiabilitate se mai utilizeaza si cu urmatoarele sensuri:

utilizarea in conditii prescrise un timp cat mai indelungat;

probabilitatea de buna functionare a produsului in conformitate cu normele prescrise.

Clasificarea fiabilitatii poate fi facuta dupa mai multe criterii:

Din punctul de vedere al etapei de realizare a fiabilitatii exista:

- fiabilitate proiectata - rezultata pe baza considerentelor de conceptie si proiectare care devine fiabilitate de exploatare / prescrisa in documentatia tehnica de fabricatie;

- fiabilitate experimentala - data de experimentarea in laborator, pe statii de incercare, standuri de proba, unde se incearca produsul in conditii similare de exploatare (solicitare);

- fiabilitate operationala / efectiva - conform cu rezultatele privind comportarea in exploatare, pe o perioada de timp, a unui numar cat mai mare de produse, efectiv utilizate (este fiabilitatea din exploatare).

Dupa modul de estimare a fiabilitatii deosebim:

- fiabilitate nominala - prescrisa in anumite specificatii (standarde, norme tehnice, contracte) sau inscriptionata pe produs;

- fiabilitate estimata - determinata cu un anumit interval de incredere pe baza rezultatelor din incercarile de laborator, a informatiilor din exploatarea unor produse identice.

Fiabilitatea depinde de modul cum a fost conceput si executat produsul, de conditiile de exploatare, de conditiile de intretinere (mentenanta).

In aprecierea fiabilitatii intra doua componente:

dimensiunea temporala;

conditiile concrete de functionare si de mediu ambiant.

Din cele de mai sus rezulta ca:

Fiabilitatea reprezinta o probabilitate, care:

- teoretic - poate lua valori intre zero (certitudinea ca produsul se va defecta) si unu (certitudinea ca produsul nu se va defecta);

- practic - valoarea unu nu poate fi atinsa pentru un orizont de timp t > 0.

Valoarea fiabilitatii depinde de:

- orizontul de timp - scade pe masura ce acesta se indeparteaza;

- gradul de complexitate a produselor - fiabilitatea se refera, in special, la categoria produselor complexe si a sistemelor tehnice (utilaje, echipamente, instalatii), dar se utilizeaza frecvent si pentru produse din categoria bunurilor de consum de folosinta indelungata. Acestea sunt alcatuite, in general, din mai multe subansamble / componente, iar conditia de buna functionare este ca toate sa functioneze bine. Deoarece in limba engleza pentru fiabilitate se foloseste termenul reliability se va folosi, in continuare, notatia corespunzatoare acestei prescurtari. Astfel, daca atribuim fiecarui subansamblu in parte o valoare r a functiei de fiabilitate r(i), atunci valoarea fiabilitatii totale a sistemelor tehnice, R, este data de produsul fiabilitatii elementelor componente, rezultand relatia:

, unde:

r(i) = fiabilitatea elementelor componente;

i = 1 n; n = numar de elemente.

Cum fiecare din fiabilitatile r ale subansamblelor i este unitara, fiabilitatea totala R a produsului complex va fi cu atat mai mica cu cat creste n (numarul subansamblelor). Fiabilitatea R este maxima atunci cand toate valorile functiilor r(i) sunt egale intre ele. Prin urmare elementul component cu fiabilitatea cea mai mica are influenta cea mai mare asupra fiabilitatii intregului sistem tehnic.

In proiectarea produselor complexe se cauta utilizarea de produse cu fiabilitate cat mai apropiata pentru a exista posibilitatea dezafectarii in totalitate, deodata, a sistemului tehnic.

In cazul defectelor se pune problema raspunderii juridice fata de produs, adica obligatia producatorului de a despagubi beneficiarul pentru pierderile datorate unor daune cauzate de produs.

Prin urmare, in afara de fiabilitate, se defineste nonfiabilitatea.

Nonfiabilitatea (in engleza failure rate), F, este probabilitatea ca produsul complex (de exemplu utilajul) sa se defecteze. In mod similar cu fiabilitatea, se atribuie fiecarui element component al produsului complex cate o valoare a functiei de nonfiabilitate f(i), cu i = 1 n - dupa numarul de elemente componente. De asemenea, pentru intregul sistemul nonfiabilitatea totala, F, se exprima ca un produs al nonfiabilitatilor a n elementelor componente:

, unde:

f(i) = nonfiabilitatea elementelor componente;

i = 1 n; n = numar de elemente.

Daca se respecta recomandarea pentru proiectarea produselor complexe sa se utilizeze produse cu o fiabilitate cat mai apropiata, pentru a crea posibilitatea unei dezafectari in totalitate a sistemului tehnic, atunci, relatia de mai sus devine:

.

Deoarece pentru fiecare subansamblu: r + f = 1, atunci rezulta ca nonfiabilitatea subansamblului este f = r - 1.

Evident, pentru intreg sistemul avem ca fiabilitatea:

R + F

si deci nonfiabilitatea va fi:

F = R - 1.

In conditiile ideale, de mai sus, rezulta:

si deci:

Aspectele economice ale fiabilitatii sunt, la randul lor, foarte importante. Fiecare castig de fiabilitate se realizeaza insa cu eforturi mari, din ce in ce mai mari pe masura ce valoarea fiabilitatii tinde catre unu. Costurile de fabricatie vor creste, in consecinta, si vor fi suportate de utilizator prin valoarea pretului de vanzare / respectiv cumparare. Pe de alta parte, pe masura ce fiabilitatea creste cheltuielile de intretinere si reparatii, precum si pierderile pe seama defectiunilor neplanificate scad.

Trebuie cautata formula care sa ofere o fiabilitate maxima la un cost minim, luand in consideratie si faptul ca intre fiabilitatea si calitatea unui produs exista o stransa legatura si, deci, fiabilitatea produsului complex depinde, in ultima instanta, de calitatea subansamblelor sale si a materialelor din care acestea sunt realizate.

In situatia cand se impun conditii de fiabilitate deosebit de severe, valoarea fiabilitatii trebuie sa se apropie de unitate, cea ce este practic imposibil de realizat atat din considerente tehnologice cat si din cauza costurilor extrem de mari. Formula optima, solutia tehnologica, in acest caz, consta in dublarea sau chiar triplarea in paralel a unor subansamble. Metoda se aplica curent la sistemele de control a reactoarelor nucleare, la calculatoarele de bord ale navelor spatiale, la statiile de emisie radio - TV

Am constatat ca fiabilitatea este strans legata de fenomenul de defectare a produselor si, de asemenea, de cel de buna functionare, dupa inlaturarea defectiunii. Pentru aceste situatii se definesc:

Menteneabilitatea - probabilitatea ca un produs sau sistem tehnic defect sa fie repus in stare de functionare, intr-un anumit interval de timp. Demersul prin care se rezolva aceasta probabilitate se numeste mentenanta.

Mentenanta reprezinta deci activitatea depusa in vederea restabilirii capacitatii de buna functionare a unui produs sau sistem tehnic defectat. Aceasta poate fi preventiva sau corectiva (reparatii - partiale, capitale).

Disponibilitatea - reprezinta probabilitatea ca un produs sau sistem tehnic sa fie apt de buna functionare dupa o activitate de mentenanta, sau raportul dintre timpul in care produsul isi mentine calitatile initiale si timpul total de utilizare.

Disponibilitatea poate fi calculata cu ajutorul relatiei:

,

in care:

A = disponibilitatea (availability)

T_MBF = timpul mediu de buna functionare

T_MR = timpul mediu de restabilire a functionarii

Rata defectarii unui produs sau sistem tehnic, poate fi calculata cu formula:

Rata de restabilire a bunei functionari, poate fi calculata cu formula:

Elementele de fiabilitate, mentenabilitate si disponibilitate au un rol foarte important in situarea unui produs pe piata concurentiala, intrucat beneficiarul doreste un produs care sa aiba o disponibilitate cat mai buna, iar eventualele defectiuni sa fie remediate de producator prin activitatea de "service", fara cheltuieli suplimentare pentru beneficiar.

Acest lucru este posibil daca defectiunile (neidentificate la controlul de calitate al fabricantului) apar in perioada de garantie. Dupa scurgerea timpului de garantie, rata de defectare si implicit disponibilitatea evolueaza normal, prima crescand si a doua scazand in timp. La un moment dat toate subansamblele vor ajunge la limita timpului mediu de buna functionare si defectiunile vor fi atat de frecvente incat produsul trebuie inlocuit. Acesta este timpul / ciclul de viata a produsului si valoarea acestuia este luata in consideratie la stabilirea momentului in care produsul trebuie amortizat.

Relatia intre rata defectarii λ, termenul de garantie si ciclul de viata al produsului este prezentata in figura 3.3.

3.5. Etapele asigurarii calitatii produselor

Realizarea calitatii unui produs (sau serviciu) are loc in urma unui proces ciclic si complex, la care participa toate componentele firmei, incepand cu cercetarea stiintifica si continuand cu proiectarea, pregatirea productiei, procurarea materiilor prime si materiale, productia propriu-zisa, controlul produsului (de unde rezulta certificatul de calitate), vanzarea si asigurarea service-ului la beneficiar.

Acest ciclu se reia pe o baza informationala superioara ca urmare a introducerii progresului tehnic si stiintific ceea ce confera calitatii un caracter dinamic, exprimat prin "spirala calitatii".

Asigurarea calitatii unui produs implica etapele: de proiectare, de fabricatie si de "service".

a.      Etapa de proiectare

Aceasta etapa contribuie cu ponderea cea mai mare la realizarea performantelor finale ale produsului. Ca atare trebuie aleasa o solutie constructiva moderna, compatibila cu gradul de inzestrare tehnica a intreprinderii, cu experienta si calificarea personalului muncitor si cu cerintele beneficiarului.

In ultimii 30 - 40 de ani s-a impus metodologia, numita "ingineria valorii" care permite optimizarea activitatii de proiectare, astfel incat produsul sa aiba performante optime la un cost de fabricatie optim.

Pe baza faptului ca fiecare produs indeplineste o serie de functii capabile sa satisfaca o anumita necesitate sociala, ingineria valori (metoda tehnico-economica de analiza a modului de conceptie, proiectare si executie a unui produs) calculeaza si minimizeaza costul fiecarei functii, costul produsului fiind suma costurilor de realizare a functiilor sale.

Minimizarea costurilor functiilor se face fara diminuarea calitatii, fiabilitatii si performantelor produsului. Vechile metode de calcul stabileau costul produsului ca suma a costurilor partilor sau subansamblelor ce il compun.

O analiza a costurilor necesare in etapa de proiectare demonstreaza ca solicita cele mai mici cheltuieli materiale. In schimb ea determina cea mai mare parte din costurile de realizare a noului produs dar si cea mai mare parte a economiilor.

Elaborarea unui nou produs, conform analizei valorii, se realizeaza de catre echipe mixte, interdisciplinare, formate din ingineri, economisti si alti specialisti.

Elaborarea unui program presupune parcurgerea unor etape succesive, conform cu un plan operational, care cuprinde:

documentarea asupra produsului existent;

definirea produsului si functiilor sale;

raportarea functiilor la cost si valoarea lor;

elaborarea de variante alternative de realizare a functiilor dorite;

evaluarea - alegerea celei mai bune variante si stabilirea costurilor;

proiectarea - transformarea variantei alese in solutie tehnologica realizabila si intocmirea documentatiei necesare pentru realizarea produsului in varianta aleasa;

implementarea - realizarea prototipului si a seriei "zero".

Daca o functie cu contributie redusa la valoarea produsului va avea o pondere mare in costul total, atunci functia respectiva trebuie reproiectata pentru a aduce costul la nivelul utilitatii sale (de exemplu, pentru ca un autoturism - standard sa fie performant nu este necesar sa fie vopsit cu vopsea metalizata!).

b.      Etapa de fabricatie

In etapa de fabricatie calitatea produsului va fi determinata, in primul rand, de calitatea materiilor prime si de performantele utilajelor - de gradul de uzura fizica a acestora.

Un factor determinant in asigurarea calitatii, in aceasta etapa, il constituie rigurozitatea controlului tehnic, pe faze si final. Prevenirea aparitiei defectelor de fabricatie, prin respectarea stricta a procesului tehnologic, se face cu ajutorul metodei "zero defecte" (Japonia, 1970).

Ideea de la care s-a pornit a fost aceea ca un produs, daca este realizat cu respectarea stricta a tehnologiei si a calitatii materiilor prime, nu are nici un motiv sa nu corespunda cerintelor de calitate asumata. Concurenta de piata a determinat intreprinderile sa caute solutii pentru realizarea unui asemenea produs, lipsit practic de defecte. Desigur ca un asemenea obiectiv nu se poate atinge dintr-o data.

Se incepe, mai intai, cu identificarea cauzelor care duc la aparitia defectelor si se continua apoi cu eliminarea lor.

Daca se studiaza evolutia produsului si a numarului de defecte in timp intr-o sectie industriala, se va obtine un grafic de tipul celui din fig. 3.3.

S-a considerat ca numarul de defecte oscileaza de regula in jurul unei valori C, considerata nivelul acceptabil de calitate. Exista momente in care, din diferite cauze, numarul de defecte creste (A). Se trece la identificarea si eliminarea cauzelor. Exista, de asemenea, momente in care numarul de defecte este mai redus (B). Si de aceasta data se identifica cauza / cauzele si, eventual, se incearca permanentizarea ei / lor.

Se ajunge astfel la imbunatatirea nivelului acceptat de calitate (reducerea numarului mediu de defecte) de la C₁ la C si asa mai departe, pana ce, in timp, se ajunge la obiectivul final, zero-defecte.

Evident este necesara ierarhizarea cauzelor pentru a le rezolva mai intai pe cele cu efecte severe, majore.

Ca lucrurile pot evolua astfel este demonstrat de evolutia calitatii produselor japoneze si a celor din tarile dezvoltate din ultimii 10 -15 ani.

O contributie majora la realizare acestui obiectiv o au programele proprii de formare a personalului firmei, cointeresarea acestuia si elaborarea documentelor calitatii (manualului calitatii, procedurile si instructiunile de lucru, etc.).

O problema deosebit de importanta o constituie alegerea obiectivului, respectiv ierarhizarea cauzelor pentru a o rezolva mai intai pe cea mai grava, sub aspectul efectelor asupra calitatii.

Este esential ca fortele de actiune sa nu se disperseze pe mai multa obiective dintr-o data, ci acestea sa se abordeze si sa se rezolve unul cate unul. Mai dificila este identificarea cauzelor defectelor care apar atat in situatia de tip A, cat mai ales in situatii de tip B, prezentate in figura 3.3.

c.       Etapa de utilizare

In ultima instanta calitatea unui produs este apreciata de cumparator (utilizator) si in functie de usurinta cu care se realizeaza intretinerea si depanarea lui. Cresterea complexitatii produselor a facut dificila remedierea deficientelor in afara firmei producatoare. Acesta este motivul pentru care s-a dezvoltat reteaua de "service"- uri, organizate si asigurate tot de producator, fabricant. Nici un fabricant serios de autoturisme nu va incepe comercializarea produselor sale, intr-o noua zona geografica, pana nu organizeaza si un service.

Conceptia moderna despre calitate, leaga calitatea produselor de calitatea proiectului (conceptiei) si calitatea fabricatiei, iar interdependenta lor se poate exprima sintetic prin modelul conceptual denumit "triunghiul calitatii", fig. 3.5.

De asemenea, conceptia moderna despre calitate exprima angajarea intregului personal al unei firme, in realizarea acesteia, pe baza unei strategii proprii in domeniul calitatii, reprezentata sintetic in figura 3.6. Se ajunge astfel, de la nivelul produsului fara defecte, la cel al intreprinderii fara defecte, concept denumit "managementul calitatii".