Disponibilidad

Término en ingeniería de confiabilidad.

En ingeniería de confiabilidad , el término disponibilidad tiene los siguientes significados:

• El grado en que un sistema , subsistema o equipo se encuentra en un estado operativo y comprometible específico al inicio de una misión, cuando la misión se solicita en un momento desconocido, es decir , aleatorio.
• La probabilidad de que un artículo funcione satisfactoriamente en un momento dado cuando se utiliza en las condiciones establecidas en un entorno de soporte ideal.

Normalmente, los sistemas de alta disponibilidad se pueden especificar como 99,98%, 99,999% o 99,9996%.

Representación

La representación más simple de disponibilidad ( A ) es una relación entre el valor esperado del tiempo de actividad de un sistema y la suma de los valores esperados de tiempo de actividad y de inactividad (que da como resultado la "cantidad total de tiempo" C de la ventana de observación)

${\displaystyle A={\frac {E[\mathrm {uptime} ]}{E[\mathrm {uptime} ]+E[\mathrm {downtime} ]}}={\frac {E[\mathrm {uptime} ]}{C}}}$

Otra ecuación para la disponibilidad ( A ) es una relación entre el tiempo medio hasta el fallo (MTTF) y el tiempo medio entre fallos (MTBF), o

${\displaystyle A={\frac {MTTF}{MTTF+MTTR}}={\frac {MTTF}{MTBF}}}$

Si definimos la función de estado como ${\displaystyle X(t)}$

${\displaystyle X(t)={\begin{cases}1,&{\text{sys functions at time }}t\\0,&{\text{maintenance}}\end{cases}}}$

por lo tanto, la disponibilidad A ( t ) en el momento t  > 0 está representada por

${\displaystyle A(t)=\Pr[X(t)=1]=E[X(t)].\,}$

La disponibilidad promedio debe definirse en un intervalo de la línea real. Si consideramos una constante arbitraria , entonces la disponibilidad promedio se representa como ${\displaystyle c>0}$

${\displaystyle A_{c}={\frac {1}{c}}\int _{0}^{c}A(t)\,dt.}$

La disponibilidad límite (o de estado estable) está representada por ^[1]

${\displaystyle A=\lim _{c\rightarrow \infty }A_{c}.}$

La disponibilidad promedio limitada también se define en un intervalo como, ${\displaystyle [0,c]}$

${\displaystyle A_{\infty }=\lim _{c\rightarrow \infty }A_{c}=\lim _{c\rightarrow \infty }{\frac {1}{c}}\int _{0}^{c}A(t)\,dt,\quad c>0.}$

La disponibilidad es la probabilidad de que un elemento esté en un estado operable y comprobable al inicio de una misión cuando la misión se solicita en un momento aleatorio, y generalmente se define como el tiempo de actividad dividido por el tiempo total (tiempo de actividad más tiempo de inactividad).

Métodos y técnicas para modelar la disponibilidad.

Los diagramas de bloques de confiabilidad o análisis de árbol de fallas se desarrollan para calcular la disponibilidad de un sistema o una condición de falla funcional dentro de un sistema, incluidos muchos factores como:

• Modelos de confiabilidad
• Modelos de mantenibilidad
• Conceptos de mantenimiento
• Redundancia
• Fallo por causa común
• Diagnóstico
• nivel de reparación
• Estado de reparación
• Fallos latentes
• Cobertura de prueba
• Tiempos operativos activos/misiones/estados del subsistema
• Aspectos logísticos como; niveles de repuestos (almacenamiento) en diferentes depósitos, tiempos de transporte, tiempos de reparación en diferentes líneas de reparación, disponibilidad de mano de obra y más.
• Incertidumbre en los parámetros

Además, estos métodos son capaces de identificar los elementos más críticos y los modos o eventos de falla que afectan la disponibilidad.

Definiciones dentro de la ingeniería de sistemas

Disponibilidad inherente (A _i ) ^[2] La probabilidad de que un artículo funcione satisfactoriamente en un momento dado cuando se utiliza en las condiciones establecidas en un entorno de soporte ideal. Excluye tiempo de logística, tiempo de espera o inactividad administrativa y tiempo de inactividad por mantenimiento preventivo. Incluye tiempos de inactividad por mantenimiento correctivo. La disponibilidad inherente generalmente se deriva del análisis de un diseño de ingeniería:

1. El impacto de un elemento reparable (renovación/remanufactura no es reparación, sino reemplazo) en la disponibilidad del sistema en el que opera, es igual al tiempo medio entre fallas MTBF/(MTBF+ tiempo medio para reparar MTTR).
2. El impacto de un elemento único/no reparable (podría ser reacondicionado/remanufacturado) en la disponibilidad del sistema en el que opera es igual al tiempo medio hasta el fallo (MTTF)/(MTTF + el tiempo medio hasta la reparación MTTR ).

Se basa en cantidades bajo control del diseñador.

Disponibilidad lograda (Aa) ^[3] La probabilidad de que un artículo funcione satisfactoriamente en un momento dado cuando se utiliza en las condiciones establecidas en un entorno de soporte ideal (es decir, que el personal, las herramientas, los repuestos, etc. estén disponibles instantáneamente). Excluye tiempo de logística y tiempos de espera o inactividad administrativa. Incluye tiempos de inactividad por mantenimiento preventivo y correctivo activo.

Disponibilidad operativa (Ao) ^[4] La probabilidad de que un elemento funcione satisfactoriamente en un momento dado cuando se utiliza en un entorno operativo y de soporte real o realista. Incluye tiempo de logística, tiempo de preparación y tiempo de espera o inactividad administrativa, y tiempo de inactividad por mantenimiento tanto preventivo como correctivo. Este valor es igual al tiempo medio entre fallas ( MTBF ) dividido por el tiempo medio entre fallas más el tiempo de inactividad medio (MDT). Esta medida amplía la definición de disponibilidad a elementos controlados por los logísticos y planificadores de misión, como la cantidad y proximidad de repuestos, herramientas y mano de obra al elemento de hardware.

Consulte Ingeniería de sistemas para obtener más detalles.

Ejemplo básico

Si utilizamos un equipo que tiene un tiempo medio de fallo (MTTF) de 81,5 años y un tiempo medio de reparación (MTTR) de 1 hora:

MTTF en horas = 81,5 × 365 × 24 = 713940 (¡Este es un parámetro de confiabilidad y a menudo tiene un alto nivel de incertidumbre!)

Disponibilidad inherente (Ai) = 713940 / (713940+1) = 713940 / 713941 = 99,999860%

Indisponibilidad inherente = 1/713940 = 0,000140%

Corte debido al equipo en horas por año = 1/tasa = 1/MTTF = 0,01235 horas por año.

Literatura

La disponibilidad está bien establecida en la literatura sobre modelado estocástico y mantenimiento óptimo . Barlow y Proschan [1975] definen la disponibilidad de un sistema reparable como "la probabilidad de que el sistema esté funcionando en un momento específico t". Blanchard [1998] da una definición cualitativa de disponibilidad como "una medida del grado de un sistema que se encuentra en estado operable y comprometible al inicio de la misión cuando la misión es solicitada en un momento aleatorio desconocido". Esta definición proviene del MIL-STD-721. Lie, Hwang y Tillman [1977] desarrollaron un estudio completo junto con una clasificación sistemática de disponibilidad.

Las medidas de disponibilidad se clasifican por el intervalo de tiempo de interés o por los mecanismos para el tiempo de inactividad del sistema . Si el intervalo de tiempo de interés es la principal preocupación, consideramos la disponibilidad instantánea, limitante, promedio y promedio limitante. Las definiciones antes mencionadas se desarrollan en Barlow y Proschan [1975], Lie, Hwang y Tillman [1977] y Nachlas [1998]. La segunda clasificación principal de disponibilidad depende de los diversos mecanismos de tiempo de inactividad, como la disponibilidad inherente, la disponibilidad lograda y la disponibilidad operativa. (Blanchard [1998], Lie, Hwang y Tillman [1977]). Mi [1998] ofrece algunos resultados comparativos de disponibilidad considerando la disponibilidad inherente.

La disponibilidad considerada en el modelado de mantenimiento se puede encontrar en Barlow y Proschan [1975] para modelos de reemplazo, Fawzi y Hawkes [1991] para un sistema R-out-of-N con repuestos y reparaciones, Fawzi y Hawkes [1990] para un sistema en serie. con reemplazo y reparación, Iyer [1992] para modelos de reparación imperfecta, Murdock [1995] para modelos de mantenimiento preventivo de reemplazo antiguo, Nachlas [1998, 1989] para modelos de mantenimiento preventivo y Wang y Pham [1996] para modelos de mantenimiento imperfecto. Un libro reciente muy completo es el de Trivedi y Bobbio [2017].

Aplicaciones

El factor de disponibilidad se utiliza ampliamente en la ingeniería de centrales eléctricas . Por ejemplo, la North American Electric Reliability Corporation implementó el Sistema de Generación de Datos de Disponibilidad en 1982. ^[5]

Ver también

• Ingeniería de confiabilidad
• Ingeniería de Seguridad
• Lista de atributos de calidad del sistema
• Nivel de viaje espurio
• Mantenimiento bajo condiciones
• Informe de fallas
• Alta disponibilidad
• RAMOS

Referencias

1. Elsayed, E., Ingeniería de confiabilidad , Addison Wesley, Reading, MA, 1996
2. "Disponibilidad inherente (IA)". Glosario de siglas y términos de adquisiciones de defensa . Departamento de Defensa. Archivado desde el original el 13 de abril de 2014 . Consultado el 10 de abril de 2014 .
3. "Disponibilidad lograda (IA)". Glosario de siglas y términos de adquisiciones de defensa . Departamento de Defensa. Archivado desde el original el 13 de abril de 2014 . Consultado el 10 de abril de 2014 .
4. "Disponibilidad operativa (IA)". Glosario de siglas y términos de adquisiciones de defensa . Departamento de Defensa. Archivado desde el original el 12 de marzo de 2013 . Consultado el 10 de abril de 2014 .
5. "Informes obligatorios de datos de rendimiento de generación convencional" (PDF) . Generando Sistema de Datos de Disponibilidad . Corporación Norteamericana de Confiabilidad Eléctrica. Julio de 2011. págs. 7, 17. Archivado (PDF) desde el original el 9 de octubre de 2022 . Consultado el 13 de marzo de 2014 .

Fuentes

•  Este artículo incorpora material de dominio público de la Norma Federal 1037C. Administración de Servicios Generales . Archivado desde el original el 22 de enero de 2022. (en apoyo de MIL-STD-188 ).
• K. Trivedi y A. Bobbio, Ingeniería de confiabilidad y disponibilidad: modelado, análisis y aplicaciones , Cambridge University Press, 2017.

enlaces externos

• Conceptos básicos de confiabilidad y disponibilidad
• Fiabilidad y disponibilidad del sistema
• Disponibilidad y las diferentes formas de calcularla
• ¿Cómo rastrear y mejorar la Disponibilidad Técnica?