Ipari termékek használhatósága és biztonsága Dr. Szász Gábor Kutatók éjszakája Bp., IX. 25.

Bevezetés A gépészmérnök felelőssége alkotásainak tár- sadalmi kihatására is kiterjed, de a felelősséget csak akkor vállalhatja, ha a termelés irányításá- ban és a vezetésben is részt vehet. Guillet francia műegyetemi professzor szerint „jó vezetőmérnök csak az lehet, akinek lelki és szellemi képességei a következő arány szerint oszlanak meg: 50% erkölcsi erő, 25% általános műveltség és 25% szaktudás”. Forrás: Pattantyús Á. Géza: A mérnöknevelés Franciaországban, (Technika, 1931.)

150 éve ezt minden mérnök ismeri. Az ún. WŐHLER-görbén látszik, hogy N>10 7 ciklusszám fölött már képes végtelen sok fárasztási ciklust is elviselni az acél, ha a kifáradási határfeszültséget nem lépik túl. A görbe a folyáshatárról indul (ez most 275 MPa), log-lin skálán negatív meredekségű egyenes, amely elgörbül és hozzásimul a kifáradási határ- hoz (ez most P=0-nál 173 MPa). Pl.: N= igénybevételi ciklus és P=5% törési valószínűség esetén mekkora lehet az igénybevétel feszültségben kifejezve?

A teljes Wöhler-görbe Forrás: Sz. V. Szerenszen: Méretezés kifáradásra statisztikai módszerrel, Műszaki Könyvkiadó. Bp., old. A grafikonról leolvasható σ meg =25,7 kp/mm 2 = =9,81∙25,7≈252[MPa].

Tartalom [i3] A megbízhatóság fogalomváltozása Megbízhatóság-elméleti modellek Gyorsítás, tartalékolás, hibatűrés Alkalmazási példák Vannak extrém hosszú élettartamú ipari gyártmányok és használati tárgyak is, mint pl. a 114 éve világító izzólámpa [i1]. A megbízhatóság növelésére törekvés mellett már az 1920-as években megkezdődött az élettartam szándékos csökkentése is üzleti megfon- tolásból.

A megbízhatóság fogalma A XX. század első felében megbíz- hatóságon a hibamentes működés valószínűségét értették. Később más tényezők jelentőségét is felismerték. A 70-es években pl. az MSZ KGST szabvány a megbízhatóságot az alábbi jellemzők együtteseként határozta meg: –hibamentesség – tartósság – javíthatóság – tárolhatóság

A megbízhatóság mai definíciója Az MSZ IEC 50(191): 1992 szabvány definíciója szerint a megbízhatóság gyűjtőfogalom, amelyet a használ- hatóság és az azt befolyásoló tényezők, azaz a hibamentesség, a karbantarthatóság és a karban- tartás-ellátás leírására használnak.

Az SSI-modell elve és képlete [1], [2] Stress-Strength Interference technique

Az SSI-modell elve és képlete Meghibásodás akkor következik be, amikor a különbség negatívvá válik. ahol SM a biztonsági ráhagyás (Safety Margin) rövidítése.

Alkalmazási példa (I.) SM meghatározása: I.A teherbírás paraméterei: m t =500 MPa és  t =50 MPa, az igénybevételé pedig: m i =300 MPa, de  i =? R=0,9900 a hibamentes működés előírt valószínűsége. x2,302,322,342,36 (x)(x) 0,98930,98980,99040,9909

Alkalmazási példa (I. folyt.)

Műszaki biztonság A biztonság annak a valószínűsége, hogy egy kedvező helyzet meghatározott ideig fenn- marad. Műszaki biztonsági függvény: S(t)=R(t)-Q(t)= =2R(t)-1. Pl. exponenciális eloszlású meghibásodási időre:

A műszaki biztonsági függvény grafikonja MTTF=1000 h esetén

Rendszerelemre vonatkozó stressz-modellek 1.Szedjakin-elv (GS) Generalized Sedyakin’s model gyorsított vizsgálathoz [3] 2.Arrhenius-törvény: A meghibásodási ráták viszonya egyenlő a Boltzmann-eloszlások hányadosával: ahol 0 a meghibásodási ráta a T j0 vonatkoztatási hőmérsékleten; k a Boltzmann-állandó; E az aktiválási energia, amely a hibamechanizmustól függ; T j =T k +P·R a réteghőmérséklet, amely tehát függ a T k környezeti hőmérséklettől, a P disszipált teljesítménytől és az R termikus ellenállástól.

Arrhenius-törvény II. pl.: a meghibásodási ráta hőmérséklet- függő gyorsítási tényezője 50  C-ról 75  C-ra növelt réteghőmérséklet esetén a bipoláris eszköznél 3, MOS technológiával előállított- nál pedig 8,3.

Statisztikán alapuló gyorsítás pl.

Rendszerre vonatkozó modellek I. Tartalékolások: szerkezeti (az N1 kudarca), terhelési, algoritmusbeli és időbeli (Fukushima) tartalékolás lehetséges. pP(M) 30-ból legalább 27 működik p 30 0,90,647440, ,960,969410, ,980,997110,54548

Az N1 rakéta

Boole-modellek Alkalmazási pl. (III.) 100%- os melegtartalékolt rendszer várható élettartamának meghatározása azonos, állandó meghibásodási rátájú elemek esetén Rendszerre vonatkozó modellek II. ahol λ>0, t≥0 és n=m+1.

A hidegtartalék hatékonysága

IV. pl. időbeli tartalékolás elmulasztására A Daiichi forralóvizes atomreaktor sémája [7] Hiányzott a jégtároló.

Markov-modellek (V. pl.) Bejáratási folyamat megközelítése diszkrét Markov-folyamattal A rendszernek három állapota van: S 1 : a berendezés még bejáratás alatt működik; S 2 : a berendezés már bejáratódott és működik; S 3 : a berendezés még bejáratás közben, vagy utána meghibásodott, ezért nem működik.

Markov-modell folyt. A leíró differenciálegyenlet-rendszer az egyes állapotokban tartózkodás valószínűségeire:

Markov-modell folyt.

Markov-folyamat jelfolyam- gráfja meleg tartalék és felújítás esetén (VI. pl.)

VisSim grafikus szimulációja

Megoldás a Markov-gráfokra készített Proba.exe programmal:

Megbízhatóság előrejelzése matematikai alakfelismerés (statisztikai osztályozás) segítségével [4], [5]  Mérés A szükséges műszaki karakterisztikák felvétele (pl. villamos jellemzők mérése)  Mintavétel Meghibásodási kritérium definiálása, a hibák detektálása, megbízhatósági mutatók meghatározása  Lényegkiemelés Hasonlósági kritériumok definiálása, kritikus részrendszerek kiválasztása (alakzatvektor konstruálása)  Döntés Osztályba sorolás a döntésfüggvény segítségével; pl. a leghasonlóbb objektum alapján (NN módszer)

Megbízhatóság-szabályozási kör hatásvázlata [6]

IRODALOMJGYZÉK: [1. R. L. DISNEY, C. LIPSON and N. J. SHETH: The determination of the Probability of Failure by Stress/Strength Interference Theory. IEEE Symposium on Reliability, Jan in: DR. PETRIK OLIVÉR: Berendezések megbízhatóságra tervezésének néhány kérdése, Finommechanika-Mikrotechnika, 28. évf március, pp J. DAVIDSON: The reliability of mechanical systems, ImechE Guides for the Process Industries, Mechanical Engineering Publications Limited for Institution of Mechanical Engineers London, 1968 in: DR. GAÁL ZOLTÁN, DR. KOVÁCS ZOLTÁN : Megbízhatóság, karbantartás, Veszprémi Egyetem, Kiadói Iroda p. 342

IRODALOMJGYZÉK (folyt.) 3. SEDYAKIN, N. M. (1966). On one physical principle in reliability theory, Technical Cybernetics, 3, pp Gy. BARTA, G. SZÁSZ and Gy. SZÖLLŐSSY: Reliability of integrated material and data processing systems (IMDP) Perodica Polytechnica (Mechat- ronik) Vol. 31. Nos pp

IRODALOMJGYZÉK (folyt.) 5. György BARTA, István KUN és Gábor SZÁSZ: A Reliability Control Model Using Pattern Recognition, EQC Journal and Newsletter for Quality and Reliability Vol. 7. No. 4. pp (1992) 6. SCHÖNFELD Tibor : Gépipari nagyberen- dezések néhány megbízhatóságszabályozási kérdése Egyetemi doktori értekezés (BME Gépész- mérnöki Kar) Budapest, (1985) 7. RÓNAKY József, LUX Iván: Tájékoztató a Fu- kushima Daiichi japán atomerőmű földrengés utáni baleseti helyzetéről, OGy Fenntartható fejlődés bizottság, (Az OAH- ban készült: japan_lux.pdf)

IRODALOMJGYZÉK (folyt.) Internetesek: [i1] Letöltve: VIII :50http:// [i2] A VILLANYKÖRTE ÖSSZEESKÜVÉS - A TERVEZETT ELAVULÁS TÖRTÉNETE r9I7khttps:// r9I7k Letöltve: VIII :06 [i3] Szász Gábor: IPARI RENDSZEREK MEGBÍZHATÓSÁGA IPARI RENDSZEREK MEGBÍZHATÓSÁGA

KÖSZÖNÖM MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET.