BlockSim 6
Primeros Pasos
G uí uía a de E ntr ntr enam nami ento nto
ReliaSoft's
B lock ckS S im 6
Des arrollado arrollado para para establecer establecer nuevos patrones patrones en Anális Anális is de C onfia onfiabilida bilidad d en en S Sis is tema temass y mucho más… más …
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1 BlockSim 6 – Guía de Entrenamiento
•
Sobre esta Guía de Entrenamiento
Esta guía de entrenamiento tiene la intención de entregarle ejemplos prácticos de aplicación y uso del programa. En primer lugar son presentados ejemplos paso a paso, y a medida que vaya avanzando encontrará aplicaciones mas avanzadas y cuestiones más complejas. En cualquier momento a lo largo del entrenamiento, considere solicitar al instructor que le aclare cualquier duda que tenga.
•
Entrando en Contacto con ReliaSoft
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El software BlockSim software BlockSim 6 6 fue desarrollado para trabajar con los sistemas operacionales Windows 95/98 y Windows NT. Independientemente del del sistema operacional que esté utilizando, las pantallas y comandos internos del BlockSim del BlockSim 6 6 serán idénticos a los presentados en este manual.
Inici ando e ell B lockS im 6 Existen dos maneras de iniciar BlockSim BlockSim,, una por el botón Iniciar del Windows o por el icono del BlockSim. Para la primera BlockSim. primera forma, por el botón Iniciar, seleccione Archivos de Programa, ReliaSoft Office y luego BlockSim 6. Usted también puede iniciar BlockSim iniciar BlockSim 6 6 utilizando el icono . Dé un doble clic en el icono del BlockSim del BlockSim para iniciar el aplicativo.
B lo lock ckS S im 6: Fam Familia iliarización rización El ambiente de trabajo del BlockSim BlockSim fue proyectado para funcionar como interfase entre los diversos archivos y un gestionador de proyectos, denominado “Project “Project Explorer”. Estas herramientas presentan presentan y administran los Diagramas, Diagramas, las “Spreadsheets” (Planilla), los “MultiPlots” (Gráficos), Templates y otros elementos que usted usará en el BlockSim el BlockSim.. Cada herramienta será descrita a continuación.
Pantalla Inicial Cuando se inicia una nueva sesión en el BlockSim el BlockSim,, la primera ventana que encontrará será la siguiente. 1
1
está seleccionada, esta pantalla inicial no será mostrada Si la el opción m User ostrada cuando se Do notEsta show this again inicia programa. opción tambien pode ser establecida em la página Other del Setup , localizada em el menu File.
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Esta pantalla permite que se cree un nuevo Proyecto o se abra uno ya existente. Usted puede abrir un Proyecto ya existente dando un doble clic en el nombre del Proyecto que se muestra en la caja que contiene la lista de Proyectos recientemente recientemente utilizados o clicándo en Open an Existing Project y buscando el Proyecto deseado en la ventana Open Project. Clique en el botón Create a New Project para abrir o iniciar un proyecto nuevo.
Template Preview Cuando cree un nuevo Proyecto, aparecerá la ventana New Project Wizard. Esta ventana permite que usted: - - -
Cree un nuevo Proyecto basándose en uno ya existente; Cree un nuevo Proyecto utilizando partes de un Proyecto ya existente; Cree un nuevo Proyecto en blanco.
Escoja la opción Blank project y clique en el botón Next.
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Escoja las opciones A new blank Diagram y A new blank Template y clique en el botón Next.
Clique en el botón Finish.
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Interfase para Documentos Múltiples Una vez abierto o creado el Proyecto, usted encontrará la Interfase para Documentos Múltiples (MDI) del BlockSim BlockSim.. . El MDI contiene y gestiona todas las ventanas que serán usadas en el BlockSim BlockSim.. Las opciones disponibles de menú y barras de herramientas dentro del MDI del BlockSim BlockSim variarán dependiendo de la ventana que esté abierta. Además, el MDI permite que el usuario configure el ambiente de trabajo para sus necesidades específicas escondiendo o moviendo el menú, las Barras de Herramientas, el “Project Explorer”, el Diagrama y el Panel de “Template”. La siguiente figura presenta el MDI y sus componentes.
Barra de Herramientas Pr oject ject E xplo xplorr er
Dia ra ram ma
P anel de dell TTem emplate plate
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Project Explorer Para realizar el análisis del sistema con el BlockSim BlockSim,, usted creará Diagramas, Planillas, Gráficos y “Templates”. El BlockSim BlockSim permite que usted guarde y organice los Diagramas, Planillas, Gráficos y “Templates” relacionados a un Proyecto en particular, como un único archivo, o sea, como un archivo de extensión *.rb6. El “Project Explorer” permite la administración de los archivos incluidos en un Proyecto del BlockSim BlockSim.. La apariencia del “Project Explorer” variará dependiendo de las opciones seleccionadas. Si Dock Project Explorer fuese seleccionado por el menú2 Project Explorer o por el menú View, el “Project Explorer” será presentado como un Panel fijo localizado en el lado derecho del MDI. Si Dock Project Explorer no está seleccionado, el “Project Explorer” será presentado como la ventana mostrada a continuación. Dentro del “Project Explorer”, usted puede agregar, importar, renombrar, y borrar archivos contenidos en el Proyecto actual.
Diagramas El Diagrama es el lugar en el cual usted creará sus RDBs simples o complejos. Usted puede configurar los Bloques y líneas de relacionamento en el diagrama. En la ventana del Diagrama usted podrá analizar, crear gráficos, realizar simulaciones, simulaciones, etc. Usted también podrá ver las propiedades de cada bloque en la ventana Diagram localizada en el lado derecho, parte inferior de la pantalla.
Diagrama
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Un click com el botón derecho en el “Project Explorer” presentar presentaráá un menú de atajo que contiene los comandos pertinentes al Proyecto.
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Ahora cierre el Proyecto seleccionando Close en el menú File. Una ventana se abrirá preguntando si desea grabar las modificaciones realizadas en el archivo del Proyecto. Clique en No. Ahora usted está listo para trabajar en algunos ejemplos.
Un E jemp jemplo lo R ápido Este ejemplo fue desarrollado para que usted u sted se familiarice con las interfases y herramientas del BlockSim.. BlockSim Un sistema simple está constituido por tres resistores configurados, en relación a la confiabilidad, en serie. En la tabla siguiente se entregan las características de falla para cada componente. Se pide: Cree un Diagrama de Bloques de Confiabilidad (RBD) que represente este sistema, construya un gráfico de la confiabilidad vs. Tiempo para el sistema, y calcule la confiabilidad del sistema para 50 días de operación.
Componente Resistor 1
Distribución de Falla
Resistor 2
Exponencial
Resistor 3
Exponencial
Cree un Nuevo Proyecto en el •
Exponencial
Parámetros Tiempo Medio = 1000 Gamma = 0 Tiempo Medio = 500 Gamma = 0 Tiempo Medio = 333,33 Gamma = 0
BlockSim
El primer paso es crear un nuevo Proyecto seleccionando New en el menú File o clique en el icono New Project. La ventana “New Project Wizard” aparecerá. aparecerá. Seleccione la opción Blank project.
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Clique en el botón Next. En el paso 2 en el ítem Include ítem Include seleccione seleccione solamente la opción A new (no seleccione la opción blank diagram A new blank template).
Clique nuevamente en el botón Next y en el último paso clique en el botón Su pantalla se parecerá a la de la figura presentada a continuación.
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Finish.
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Creando un Bloque Los Bloques en el BlockSim el BlockSim definen definen las características de confiabilidad de los componentes del sistema, que serán utilizadas para crear su Diagrama. El próximo paso es crear un Bloque en su diagrama, que servirá de modelo para los Bloques de los resistores, que serán utilizados en su RDB.
•
Para agregar un Bloque al Diagrama, clique en el icono Add New Block en en la barra de herramientas,
o seleccione Add Block en en el menú Diagram. Dé un doble clic en el nuevo bloque que usted creó. La ventana Block Properties aparecerá. Ahora definiremos las características de vida del componente, para este Bloque, como se muestra a continuación.
• •
En la caja Name digite Resistor 1. Clique en la carpeta Reliability para inserir las propiedades de Confiabilidad del Resistor 1. Verifique que la opción Block Can Fail esté seleccionada.3 Verifique que la opción Static Reliability no esté seleccionada.4 Seleccione la distribución Exponential y observe que las cajas
3
La opción Block Can Fail se selecciona para indicar que el componente puede fallar. Si la opción Block Can Fail no está seleccionada, la Confiabilidade del Bloque en todos los tempos es considerada 1 ou 100% y las otras opciones de la página Failure no estarán disponibles. 4 La opción Static Reliability se selecciona para indicar que la distribución de fallas, para el componente, no depende del tiempo. Si la opción Static Reliability fuese seleccionada, una caja de entrada aparecerá, donde usted podrá digitar la Confiabilidad del componente en um punto fijo em el tiempo, y las otras opciones de la página Failure no estarán disponibles.
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de entrada a la derecha se alteran para representar los parámetros requeridos referentes a la distribución seleccionada. Digite 1000 en Mean Time5 y 0 para el valor de Gamma. La ventana “Block Properties” que aparecerá será la siguiente.
•
Usted puede modificar la apariencia del nuevo bloque. Para hacer esto vuelva a la carpeta y clique en el botón Style....
General
Clique em la carpeta para encontrar la figura que representará este nuevo bloque. La figura del Resistor 1 se encuentra em el camino siguiente:
BlockSim6/Pictures/General/Electrical/Resistor
Clique en OK y nuevamente en OK. 5
En BlockSim En BlockSim,, el parâmetro de la exponencial se define como "Mean Time”. Aunque, la definición de "Mean Time" es apropriada para este exemplo, usted tambien puede definir el parámetro de la exponencial como "Lambda" em la página Calculations del User Setup localizado em el menu File.
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La apariencia del Bloque en el Diagrama cambiará para la figura escogida y su pantalla tendrá la siguiente figura.
•
•
Usted ahora creará dos Bloques más más en su Diagrama para repr representar esentar los componentes: Resistor 2 y Resistor 3. Repita el proceso anterior y configure las características de falla falla del Resistor 2 como:
• • • • •
Name: Resistor 2 Block Can Fail: Seleccionado Static Reliability: No Seleccionado Distribución de Falla: Exponencial Mean Time: 500
••
0 Gamma Escoja la: misma figura para Representar este Bloque.
Clique OK para cerrar la ventana “Block Properties” Properties” y repita el procedimiento procedimiento para definir las propiedades del Bloque del Resistor 3, con las siguientes características características de falla:
• • • • • • •
Block Name: Resistor 3 Block Can Fail: Seleccionado Static Reliability: No Seleccionado Failure Distribution: Exponencial Mean Time: 333,33 Gamma: 0 Escoja la misma Figura para Representar este Bloque.
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Construya un Diagrama Simple – Acomode y Conecte los Bloques Ahora usted está preparado para construir un Diagrama de Bloque de Confiabilidad (RDB) simple, utilizando los Bloques creados en el Diagrama.
•
Posicione los Bloques horizontalmente, con el Resistor 1 a la izquierda, el Resistor 2 al centro y el Resistor 3 a la derecha. Arrastre los bloques para colocarlos en las posiciones deseadas. Su Diagrama se parecerá al de la siguiente figura.
•
Ahora conecte los Bloques para representar el relacionamento entre los componentes del sistema. Clique en el icono,
y conecte el Resistor 1 al Resistor 2, y el Resistor 2 al Resistor 3, conforme se muestra.
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Analice el Diagrama Ahora que fueron definidas las características de confiabilidad de cada componente y los bloques fueron arreglados y conectados, podemos analizar el Diagrama. Seleccione Analyze en el menu Tools o clique en el icone Anal ze.
Clique en este botón para visualizar el resultado matemático del análisis.
Después de realizar el análisis el BlockSim el BlockSim puede puede presentar el resultado matemático del análisis del relacionamento de los componentes en el sistema. Resultado matemático del análise.
Clique Close para cerrar el Panel de Resultados Resultados y retorne al Diagrama.
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Gráfico de Confiabilidad del Sistema •
Ahora plotearemos los gráficos basándonos en las características de confiabilidad de todo el sistema. Seleccione Analytical Plot en el menú Tools o haga clic en el icono Plot.
También están disponibles otros Gráficos adicionales en el BlockSim el BlockSim,, tales como, Confiabilidad vs. Tiempo (Reliability vs. Time), gráfico de pdf , Tasa de Falla vs. Tiempo (Failure Rate vs. Time), Importancia de la Confiabilidad Estática (Static Reliability Importance), e Importancia de la Confiabilidad vs. Tiempo (Reliability Importance vs. Time). En la caja Plot Type, haga clic en la flecha para seleccionar el Tipo de Gráfico en el menú.
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Calcule la Confiabilidad del Sistema Además de generar gráficos de confiabilidad del sistema, el BlockSim el BlockSim también también es capaz de calcular las confiabilidades para el sistema basado en la función analítica de confiabilidad del sistema.
•
Para calcular la Confiabilidad del sistema vuelva a la ventana del diagrama clicando en la carpeta “Diagram” y seleccione Analytical QCP en el menú Tools o haga clic en el icono QCP,
Para determinar la Confiabilidad del sistema para 50 días, seleccione Std. Probability Calculations en System Calculations. En Required Input from User en Mision End Time entre con 50. Clique Calculate y los resultados del cálculo aparecerán en Results, como se muestra en la figura.
Note que la Confiabilidad del sistema en 50 dias es de 0,7408 o aproximadamente aproximadamente 74,08%. Clique Close para cerrar el “Quick Calculation Pad” Pad” y retornar al Diagrama.
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Grabe y Cierre el Proyecto •
Ahora grabe el Proyecto como
1stStep. Para hacer esto, haga clic en el icono Save Project,
o seleccione Save en el menú File. En la ventana Save Project As, digite como nombre del archivo 1stStep y haga clic Save. Si está trabajando con una copia demo del BlockSim del BlockSim,, no podrá grabarlo. En este caso, deje el Proyecto abierto y continúe con la Guía de Entrenamiento.
•
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Después de grabar el archivo, cierre el Proyecto seleccionando ahora visualizando un MDI sin ningún Proyecto abierto.
Close en el menú File. Usted estará
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3 Ejemplos Paso a Paso
Ejemplos Detallados Ejemplo 1 Un computador posee dos “hard drives” y una placa de circuito. Los dos “hard drives” operan, en paralelo dentro del sistema, en relación a la confiabilidad. La confiabilidad y las características de optimización de cada componente son presentadas en la siguiente tabla.
Componente
Distribución de Falla
Hard Drive 1
Weibull
Hard Drive 2
Exponencial
Circuit Board
Weibull
Parámetros
Máx Confiabilidad Alcanzada
Penalización por el aumento de confiabilidad
0,999
Moderada
0,999
Fácil
0,999
Difícil
Beta = 2,5 Eta = 3000 días Gamma = 0 Mean Time = 10000 Gamma = 0 Beta = 1,5 Eta = 5000 días Gamma = 0
Haga lo siguiente: 1. Cree un Diagrama de Bloques de Confiabilidad (RBD) del sistema. 2. Calcule la Confiabilidad del sistema para 730 días (2 años) de operación. 3. Calcule la Confiabilidad del sistema en 730 días si el Hard Drive 1 fuese retirado del sistema. 4. Determine un escenario óptimo para incrementar la Confiabilidad de cada componente con el objetivo de aumentar la Confiabilidad global del sistema para 0,98 (o 98%) en 730 días de operación.
Solución •
Cree un nuevo Proyecto seleccionando Project.
New Project en el menú File o haga clic en el icono New
En la ventana del New Project Wizard escoja la opción Blank Project y haga clic en Next. En el paso 2 en el ítem Include ítem Include seleccione solamente solamente la opción A new blank diagran (no seleccione la opción A new blank template). Clique en el botón Next y en seguida en el botón Finish. Usted acaba de crear un nuevo Proyecto como se visualiza en la siguiente figura.
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El Diagrama es el lugar en el que será creado el RDB que representará las características de confiabilidad del sistema o proceso. Usted está ahora preparado para construir un Diagrama de Bloques de Confiabilidad (RBD) simple.
•
Para agregar un Bloque al Diagrama, haga clic en el icono herramientas,
Add New Block en en la barra de
o seleccione Add Block en en el menú Diagram. Dé un doble clic en el bloque que usted creó. La ventana Block Properties aparecerá. Ahora dé un doble clic en este bloque para definir las características de vida del Hard Drive 1 conforme a las siguientes informaciones: in formaciones:
• • • • • • • •
Block Style: Localice la figura en el camino: BlockSim6/Pictures/General/Compu BlockSim6/Pictures/General/Computer/hard ter/hard drive1 Block Name: Hard Drive 1 Block Can Fail: Seleccionado Static Reliability: No Seleccionado Failure Distribution: Weibull Beta: 2,5 Eta: 3000 días Gamma: 0
Entonces haga clic OK para para cerrar la ventana “Block Properties”.
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Repita el mismo proceso para agregar el Hard Drive 2 y el Circuit Board. Y defina las opciones y propiedades como:
Hard Drive 2 •
Block Style: Localice la figura en el camino: BlockSim6/Pictures/General/Compu BlockSim6/Pictures/General/Computer/hard ter/hard drive1
•
Block Name: Hard Drive 2
•
Can It Fail: Seleccionado
•
Static Reliability: No Seleccionado
•
Failure Distribution: Exponencial
•
Mean Time: 10000
•
Gamma: 0
Circuit Board •
Block Style: Localice la figura en el camino: BlockSim6/Pictures/General/Elec BlockSim6/Pictures/General/Electrical trical /Electronic 2
•
Block Name: Circuit Board
•
Block Can Fail: Seleccionado
•
Static Reliability: No Seleccionado
•
Failure Distribution: Weibull • Beta: 1,5 •
Eta: 5000 días
•
Gamma: 0
•
Además de estos bloques que representan nuestro sistema necesitamos agregar otro bloque nuevo para representar el inicio (Starting Block ). ). El Starting Block representará el punto inicial del sistema computador de este ejemplo. Cada Diagrama en el BlockSim BlockSim debe tener un único punto 6 inicial y uno final.
•
Después de agregar un nuevo bloque haga doble clic sobre el y defina sus características como:
•
Block Name: Starting Block
•
Block Can Fail: No Seleccionado
Clique OK para para cerrar la ventana “Block Properties”.
6
Aunque cada Diagrama deba poseer un único punto inicial y final, no siempre es necessária la creación
de un Bloque inicial o final. Por ejemplo, si un Diagrama representa um sistema en série, el primer Bloque puede ser el punto inicial e el último Bloque el final. Para este ejemplo, sin embargo, debe ser utilizado. un Bloque inicial, que no posee características de falla,.
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El Starting Block es definido como un Bloque que no puede fallar. El sistema en este ejemplo contiene solamente tres componentes; dos “Hard drives” y un “Circuit Board”. Los “Hard Drives” son conectados en paralelo. Por lo tanto el sistema original se parecerá como lo que se muestra en la figura siguiente.
Sin embargo, el sistema original contiene dos puntos iniciales (Hard Drive 1 y Hard Drive 2). Un diagrama en el BlockSim el BlockSim debe debe tener un único punto de inicio y otro único de término. Por lo tanto, se introduce un único punto de inicio (Starting Block ) que no posee características de falla para cerrar el sistema sin afectar los cálculos de confiabilidad. Ahora, su diagrama deberá parecerse al de la figura siguiente.
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•
Ahora acomode los bloques según la siguiente figura.
•
Ahora conectaremos los Bloques para representar el relacionamento entre los componentes del sistema.
•
Clique en el icono,
para habilitar el mouse para conectar el Starting Block al al Bloque
Hard Drive 1, el Starting Block
al Bloque Hard Drive 2, el Bloque Hard Drive 1 al Bloque del Drive 2 al Bloque del Circuit Board.
Circuit Board, y el Bloque Hard
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Observe que los Bloques “Hard Drive” están diagram diagramados ados en paralelo para mostrar que si uno de los componentes “Hard Drive” falla, el sistema continua en operación con el otro “Hard Drive”. Ahora que usted definió las características de confiabilidad de cada componente, acomodó y conectó los Bloques para representar el sistema, está preparado para realizar el análisis del sistema.
•
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Para analizar el sistema, seleccione Analyze en el menú Tools o haga clic en el icono Analyze,
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Después de realizar el análisis, el BlockSim el BlockSim puede puede presentar el resultado matemático del análisis del relacionamento de los componentes en el sistema.
Clique en este botón para visualizar el resultado matemático del análisis.
Resultado matemático del análisis.
•
Ahora podemos plotear los gráficos basándonos en las características de Confiabilidad del sistema como un todo. Seleccione Plot en el menú Tools o haga clic en el icono Plot,
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•
El El BlockSim BlockSim también también permite obtener los cálculos patrones de confiabilidad basado en la función de confiabilidad del sistema. Para calcular la Confiabilidad del sistema vuelva a la ventana del diagrama clicando en la carpeta “Diagram” y seleccione Analytical QCP en el menú Tools o haga clic en el icono QCP,
•
El QCP contiene dos páginas, la General y la Optimization. Para dete determinar rminar la Confiabilidad del sistema para 730 días, seleccione el Std. Probability Calculations en System Calculations en la página General. En Required Input from User, en Mision End Time digite 730. Clique Calculate y los resultados del cálculo aparecerán en Results como se muestra en la siguiente figura.
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Note que la Confiabilidad del sistema para 730 días es 0,9438 o 94,38%. Clique el “Quick Calculation Pad” y retorne al Diagrama.
Close para cerrar
•
A continuación, usted determinará la Confiabilidad del sistema si el Hard Drive 1 fuese desconectado o esté ausente en el sistema. El BlockSim BlockSim permite permite cálculos “what-if” basados en los RBDs que usted creó. Usted puede seleccionar el bloque como on (activado) u off (desactivado) (desactivado) para indicar si el componente será considerado o no en los análisis de confiabilidad del sistema para esta condición hipotética.
•
Para seleccionar el Bloque y seleccione Set Block to
Hard Drive 1 como off , haga clic con el botón derecho sobre el Bloque Off en el menú que aparecerá.7 Un X rojo aparecerá sobre el Bloque
para indicar que el componente está inactivo, como como se muestra en la figura siguiente.
Ahora reabra el QCP. El Std. Probability Calculations ya estará seleccionado y 730 estará especificado como Mision End Time. Clique Calculate y los resultados aparecerán en Results. Usted puede ver que con el “Hard Drive 1” inactivo, la Confiabilidad del sistema para 730 días decrece de 0,9438 (94,38%) para para 0,8792 (87,92%). Cierre el QCP.
•
7
Ahora retorne a la situación anterior ( on) del Bloque Hard Drive 1 seleccionando nuevamente Block to Off en el menú . La X rojo desaparecerá, indicando que el componente está activo.
Usted tambien puede clicar en el Bloque para selecionarlo y luego escoger menú Block .
Set
Set Block to Off en el
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Primeros Pasos
•
El BlockSim BlockSim también también fue desarrollado con la capacidad de realizar cálculos de optimización para determinar el mejor camino para alcanzar una meta de Confiabilidad para el sistema, mejorando la confiabilidad individual de los componentes. Dé un doble clic en el Bloque Hard Drive 1 para abrir la ventana “Block Properties”. Clique en la carpeta Other. En esta carpeta, usted puede definir las características de optimización del componente seleccionado. Entre 0,999 (valor patrón) dentro de la caja Max Achievable Reliability para indicar el máximo valor de Confiabilidad que puede ser alcanzado por el componente. Arrastre el cursor de la escala de Feasibility para Moderate indicando así que existe una dificultad, (o costo), moderado para aumentar la Confiabilidad del componente.
•
Clique OK para para retornar al Diagrama. Ahora, clique, con el botón derecho del mouse, en el Bloque aparecerá cerá en el Hard Drive 1 y seleccione Set Block to Optimize en el menú . 8 Una caja verde apare costado derecho inferior del Bloque, como se muestra a continuación, para indicar que la Confiabilidad de este componente será considerada en el algoritmo de optimización.
•
Ahora defina las características de optimización de los Bloques Hard Drive 2 y Circuit Board. Para el Bloque Hard Drive 2 Block, la Max Achievable Reliability es 0,999 y la Feasibility es fácil (Easy). Para el Bloque Circuit Board, la Max Achievable Reliability es 0,999 y la Feasibility es difícil (Hard). Seleccione la opción Set Block to Optimize para ambos Bloques.
8
Usted tambien puede seleccionar el Bloque y entonces seleccionar
Block .
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Set Block to Optimize em el menu
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Primeros Pasos
Su diagrama se parecerá con el siguiente:
•
Reabra el QCP y haga clic en la página
Optimization. La página Optimization permite que se
defina y ejecute el algoritmo de optimización del sistema. Para Mision End Time digite 730; para Reliability Goal digite 0,98; para Iterations,9 acepte el valor patrón de 50. Seleccione la opción Show Results Automatically como se muestra en la figura siguiente.
9
La caja de entrada Iterations permite permite que usted ingrese el número máximo de iteraciones del algoritmo de optimización que será calculado para obtener una solución. Con el aumento de la complejidad y cantidade de items del sistema, se podrán necesitar valores mayores de iteraciones.
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Primeros Pasos
10
Clique Calculate para iniciar la optimización. Como la opción Show Results Automatically está seleccionada, cuando se terminen los cálculos de optimización, los resultados aparecerán automáticamente en el Panel de Resultados como se muestra a continuación.
La meta de, representa Confiabilidad para cada componente optimizado, visualizada en la columna el escenario óptimo para el aumento de Confiabilidad del componente para R_goal(730) obtener la meta de Confiabilidad de 0,98 (o 98%) minimizando minimizando los costos del sistema. sistema. El número equivalente total de ítems que deberían estar conectados en paralelo para alcanzar esta Confiabilidad se muestra en la columna N.E.P.U., la cual posee el “Number of Equivalent Parallel Units”. Clique Close para cerrar el “Result Panel” y haga clic en Close para cerrar el “Quick Calculation Pad”.
•
En este momento, grabe el Proyecto como
o seleccione Save en el menú haga clic en Save.
Example1. Para hacer esto, haga clic en el icono Save,
File. En la ventana Save Project As, digite el nombre Example1 y
Después de grabar el archivo, deje el Proyecto abierto, porque el próximo ejemplo será realizado dentro deste mismo Proyecto.
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Si la opción Show Results Automatically no está seleccionada, clique em el botón Report para visualizar los resultados resultados en el “ReliaSoft's Results Panel”.
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Ejemplo 2 El “Circuit Board” del ejemplo anterior fue examinado con mas detalle para determinar los mayores modos de falla para que la confiabilidad pueda ser mejorada. Se encontró que la mayoría de las fallas ocurrieron debido a las fallas en el procesador (Procesor) y en el ventilador (Fan). Las propiedades para el “Procesor” y el “Fan” son las siguientes:
Componente Procesor Fan
Distribución de Falla Weibull Exponencial
Parámetros Beta = 2,3 Eta = 7655,19 días Gamma = 0 Mean Time = 14231,83 Gamma = 0
Máx. Confiabilidad Alcanzada
Penalización por el aumento de confiabilidad
0,999
Moderado
0,999
Fácil
El “Procesor” y el “Fan” son conectados, en relación a la confiabilidad, en serie. Haga lo seguinte: 1. Cree un RBD para este subsistema. 2. En el ejemplo anterior, se determinó que la Confiabilidad del “Circuit Board” debería ser aumentada de 0,9457 para 0,9806 para que el sistema alcance la meta de Confiabilidad de 0,98. Determine la confiabilidad optimizada optimizada para el procesador y el ventilador para alcanzar la meta meta de 0,9806.
Solución •
Primero usted necesita insertar otro Diagrama dentro del Proyecto. Para hacer esto, seleccione Add Diagram en el menú Project o haga clic con el botón derecho del mouse dentro del “Project Explorer” y seleccione Add Diagran en el menú. Un nuevo Diagrama será colocado dentro del Proyecto en el Diagrams (en el “Project Explorer”) y también aparecerá en el MDI.
Ahora se su Proyecto posee otro diagrama, tal cual como se observa en la siguiente figura.
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Primeros Pasos
Para agregar un Bloque en su nuevo Diagrama, haga clic en el icono Add New Block en en la barra de herramientas, o seleccione Add Block en en el menú Diagram. Dé un doble clic en el nuevo bloque que creó. La ventana Block Properties aparecerá. Ahora dé un doble clic en este nuevo bloque para definir las características de vida del Procesor de acuerdo a las siguientes informaciones:
• • • • • • • • • •
Block Style: Localice la figura en el camino: BlockSim6/Pictures/General/Ele BlockSim6/Pictures/General/Electrical/Chip ctrical/Chip 1 Block Name: Procesor Block Can Fail: Seleccionado Static Reliability: No Seleccionado Failure Distribution: Weibull Beta: 2,3 Eta: 7655,19 días Gamma: 0 Max Achievable Reliability: 0,999 Feasibility: Moderate
Clique OK para para cerrar la ventana “Block Properties”. Inserte un segundo bloque y repita el mismo procedimiento utilizando las seguintes características de vida para el Fan:
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• • • • • • • •
Block Style: Localice la figura en el camino: BlockSim6/Pictures/General/Other/Fan Block Name: Fan Block Can Fail: Seleccionado Static Reliability: No Seleccionado Failure Distribution: Exponencial Mean Time: 14231,83 Gamma: 0 Max Achievable Reliability: 0,999
•
Feasibility: Easy
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Primeros Pasos
Clique OK para para cerrar la ventana “Block Properties”.
•
Para conectar el Procesor al Fan, haga clic en el ícono,
para habilitar el mouse para conectar conectar el Bloque Procesor al Bloque Fan.
•
Ahora clique, con el botón derecho del mouse, en el Bloque Procesor y seleccione a opción Set Block to Optimize Status en el menú . Una caja verde aparecerá en el canto derecho inferior del Bloque para indicar que el componente será optimizado. Haga lo mismo para el Bloque Fan. su pantalla se parecerá con el de la siguiente figura. figura.
Para analizar el sistema, seleccione
Analyze en el menú Tools o haga clic en el icono Analyze,
Después realizar el análisis, el BlockSim BlockSim puede puede presentar el resultado matemático del análisis del relacionamento de los componentes en el sistema.
35
BlockSim 6
•
36
Primeros Pasos
A continuación, usted optimizará las confiabilidades del “Procesor” y del “Fan” para p ara que la meta de Confiabilidad de 0,9806, sea alcanzada. Abra el “Quick Calculation Pad” (QCP) y haga clic en la página Optimization. Verifique si el valor 730 está digitado en Mision End Time, y en Reliability Goal está digitado 0,9806, deje el valor por defecto de 50 en Iterations. Además, Show Results Automatically debería estar seleccionado. El QCP se parecerá a la figura siguiente.
BlockSim 6
Primeros Pasos
•
•
Clique Calculate para realizar los cálculos de optimización. Los resultados son presentados en la siguiente tabla.
Clique OK para para cerrar el “Results Panel” y haga clic Close para cerrar el QCP. Grabe el Proyecto como Example2 y deje el Proyecto abierto para ser utilizado en el próximo ejemplo.
37
BlockSim 6
Primeros Pasos
Ejemplo 3 El El BlockSim BlockSim tiene tiene la habilidad para incluir subsistemas dentro de los Bloques. Esto permite que usted visualice los subsistemas dentro de un componente. Este ejemplo le demostrará estos aspectos del BlockSim.. En este ejemplo, trabajará con los datos y los D BlockSim Diagramas iagramas utilizados en los Ejem Ejemplos plos 1 y 2. Haga lo siguiente: 1. Incluya el “Fan” y el “Procesor” como subsistemas del “Circuit board”. 2. Calcule la Confiabilidad del sistema para 730 días.
Solución •
Para comenzar, verifique que el Diagrama 1 es el Diagrama que se muestra en su pantalla. Este es el Diagrama con los dos “Hard “Hard Drives” y el “Circuit board”. Dé un doble clic en el Bloque Circuit Board para abrir la ventana Block Properties.
•
En la ventana Block Properties haga clic en la carpeta General y en seguida escoja la carpeta Subdiagram. En la carpeta Subdiagram haga clic para seleccionar la opción Block As Diagram. Entonces haga clic en la flecha “pull down” de la caja de opción Block As Diagram. Un menú aparecerá con una lista con todos los Diagramas disponibles en este Proyecto. Seleccione en la lista el Diagram 2. Este es el archivo con el “Procesor” “Procesor” y el “Fan” que usted trabajó en el Ejemplo 2.
Clique en el botón OK y ahora usted verá el “Circuit Board” como una carpeta. Esta carpeta representa el Diagrama 2.
38
BlockSim 6
Primeros Pasos
El Circuit Board es definido ahora por el subsistema que contiene el ventilador ( Fan) y el procesador (Procesor). En otras palabras, las definiciones del Bloque indican que el “Circuit Board” está compuesto por el “Fan” y por el “Procesor”. “Procesor”. En realidad es obvio en este caso. Sin embargo, este ejemplo simple solo muestra como un Bloque también puede representar un subsistema.
•
Para calcular la Confiabilidad del sistema para 730 días, utilizaremos el QCP. Seleccione Analytical QCP en el menú Tools o haga clic en el icono QCP.
Seleccione Std. Probability Calculations en System Calculations, se no está seleccionado. Digite 730 en Mision End Time y haga clic Calculate. Los resultados se muestran en la siguiente figura.
39
BlockSim 6
Primeros Pasos
La confiabilidad del sistema sistema para 730 días es 0,9438 (94,38%) que corresponde con el mismo mismo resultado del Ejemplo 1.
•
40
Grabe y Cierre el Proyecto. Se puede cerrar el Proyecto seleccionando Close.
BlockSim 6
Primeros Pasos
Ejemplo 4 La Empresa ACME produce subsistemas para plantas de refinería de aceite. Uno de los productos que la ACME produce consta de: dos generadores (Generator), tres bombas (Pump) y una válvula (Valve). Los dos generadores son idénticos entre si, tal como las bombas. Las bombas están en una configuración de 2 buenas en 3. La configuración del sistema sistema es la siguiente.
Pump Generator Pump
Valve
Generator Pump La siguiente tabla presenta los datos de falla de los “Generators”.
Cantidad de Ítems en los Grupos
Estado
Tiempo hasta la Falla, h
1 1 1 5 2 4 1 4 1 1 4 1 1 1 3 1 2 3 1 3
F F S S F S S S F F S F F F S F S S S S
1150 1660 1660 1850 3000 3000 3200 4150 4330 4800 4850 5600 6100 7800 8500 8750 8750 10100 11500 12000
La tabla siguiente presenta los datos de distribución de falla y los valores de los parámetros de las “Pumps” y de la “Valve”.
Componente Pumps Valve
Distribución de Falla Weibull Mixta (2 Subpopulaciones) Exponencial
Valor de los Parámetros β1 = 0,589, η1 = 6343,390 h, Porción[1] = 0,2695 β2 = 2,394, η1 = 20301,856 h, Porción[2] = 0,7305 Tiempo Medio = 830288,94
Haga lo siguiente: 1. Utilizando el Weibull++, y basándose en sus datos, determine la distribución de falla apropiada para los “Generators”. 2. Estime los parámetros de la distribución seleccionada utilizando el Estimador de la Máxima Verosimilitud (MLE).
41
BlockSim 6
Primeros Pasos
3. Monte una tabla de Confiabilidad del Sistema iniciando en 1000 horas y terminado en 5000 con un incremento de 1000 horas.
Solución •
Cree un nuevo Proyecto seleccionando
New Project en el menú File o haga clic en el icono New
Project.
En la ventana del New Project Wizard escoja la opción Blank Project y haga clic en Next. En el paso 2 en el ítem Include ítem Include seleccione solamente solamente la opción A new blank diagran (no seleccione la opción A new blank template). Clique en el botón Next y en seguida en el botón Finish. Usted acaba de crear un nuevo Proyecto conforme a lo que muestra muestra la siguiente figura.
42
BlockSim 6
•
Primeros Pasos
Para agregar un Bloque en su Diagrama, haga clic en el icono herramientas,
Add New Block en en la barra de
o seleccione Add Block en en el menú Diagram. Dé un doble clic en el bloque que usted creó. La ventana Block Properties aparecerá. Ahora dé un doble clic en este bloque para definir las características de vida del Generator de acuerdo a las siguientes informaciones:
•
Block Style: Localice la figura en el camino: BlockSim6/Pictures/General/Other/Generator
•
Block Name: Generator
•
Block Can Fail: Seleccionado
•
Static Reliability: No Seleccionado
•
Failure Distribution: Los valores de los parámetros son desconocidos actualmente, pero los datos de vida fueron dados en el inicio del ejemplo y están basados en pruebas de vida realizados en el “Generator”. Estos datos pueden ser utilizados para calcular los parámetros de la distribución de falla para el Bloque del “Generator”. Verifique que usted está en la página en el icono del software Weibull,
ventana del “Block Properties”. Clique Reliability de la ventana
11
Esta acción lo conducirá al Weibull++ 7 de la ReliaSoft. El Weibull++ 7 es el software designado para realizar el Análisis de Datos de Vida. La ventana “seleccionar el Fólio del Weibull++” aparecerá. Clique en el botón Cree un Nuevo Proyecto. en la ventana “Configurar Nueva Planilla de Datos” seleccione la opción Datos de Tiempo hasta la Falla en Tipos de Datos, y en Opciones para datos de tiempo hasta la falla, seleccione las opciones Mi
conjunto de datos contiene suspensiones (datos censurados a la derecha) y Entrar con datos agrupados y entonces haga clic en OK . Una nueva planilla de datos será creada basada en su selección.
11
Weibull++ 7 debe ser instalado en su computador para que usted pueda utilizar la opción Compute Distribution.
43
BlockSim 6
Primeros Pasos
Entre con los datos del “Generator” dentro de la planilla como se muestra a continuación.
El Estimador de la Máxima Verosimilitud (MLE) será utilizado para estimar los parámetros. Seleccione clicando en la página Análisis del Panel de Controle. Clique en Máxima Verosimilitud (MLE) para activarla. Retorne a la página principal del Panel de Control clicando en Principal. El Weibull++ viene con un módulo llamado “Prueba “Prueba de Adherencia”. La “Prueba de Adherencia” realiza una serie de pruebas estadísticas que definirán la mejor distribución para los datos. Seleccione Prueba de Adherencia en menú Datos, o haga clic en el icono Prueba de Adherencia.
La “Prueba de Adherencia” aparecerá. Clique en analizar para que la “Prueba de Adherencia” pueda sugerir la distribución. Después de que la “Prueba de Adherencia” termine los ensayos, la distribución Exponencial con 2 parámetros será indicada como la mejor, Posición 1 en el Ranking como se muestra en la siguiente figura.
44
BlockSim 6
Primeros Pasos
Clique en Implementar para indicar que le gustaría calcular los parámetros utilizando la distribución Exponencial con 2 parámetros. parámetros. La “Prueba de Adherencia” Adherencia” se cerrará. Se Se puede visualizar ahora el “Fólio” con los datos y los parámetros calculados, se muestra a continuación.
45
BlockSim 6
•
Primeros Pasos
Cierre el Weibull++ clicando en el botón Cerrar y Transferir localizado en la barra de herramientas. Un mensaje aparecerá preguntando si le gustaría grabar las modificaciones realizadas en el “Folio”. Clique Sim y grabe el “Fólio” como Example4.rw6. La próxima caja de mensaje le preguntará si le gustaría actualizar las informaciones de distribución en el el BlockSim BlockSim.. Clique Sim. Los valores de los parámetros calculados utilizando el Weibull++ serán insertados en las características de falla del Bloque Generator como se muestra a continuación. Clique OK para aceptar el “Block Properties” actual. Observe que el parámetro de la exponencial en el BlockSim es definido "Mean Time" como estándar, y el parámetro "Lambda" calculado en el Weibull++ fue convertido para "Mean Time" cuando usted realizó la actualización de las informaciones de distribución en el BlockSim. Si el "Lambda" fue definido como parámetro de la exponencial, el “Block Properties” tendría que ser actualizado con el valor de Lambda calculado. Usted puede alterar la definición del parámetro de la exponencial en la página Calculations del User Setup.
•
Defina las propiedades de Confiabilidad de la “Pump” y de la “Valve” de acuerdo con los datos de la tabla presentada en el enunciado del ejemplo. Verifique que el Bloque “Starting Block” está con la opción Block Can Fail deshabilitada.
Observación: Para encontrar las figuras que representan los bloques Punp y Valve siga las siguientes instrucciones:
• •
Block Style de la Pump: Localice la figura en el camino: BlockSim6/Pictures/General/Other/Pump Block Style de la Valve: Localice la figura en el camino: BlockSim6/Pictures/General/Other/Valve
•
Ahora acomode los Bloques en el Diagrama. Como el BlockSim BlockSim necesita necesita tener un único punto de inicio, agregue nuevo bloque y llámelo “Starting Block”. No olvide que este bloque no posee características de falla (no seleccione Block Can Fail). Posicione el Bloque Starting Block en en el lado izquierdo de su Diagrama. Cree una copia del Bloque del Generator clicando con el botón derecho del mouse sobre su bloque y escoja la opción Copy. En seguida haga clic nuevamente con el botón derecho del mouse sobre el bloque Generator y escoja la opción Paste. Repita el mismo procedimiento para duplicar la Valve, de acuerdo a la cantidad presentada en el dibujo esquemático de la página 47. Su Diagrama se parecerá con la siguiente figura.
46
BlockSim 6
Primeros Pasos
•
Ahora conecte los Bloques entre si con las líneas de relacionamento. Conecte el Starting Block con con cada uno de los Bloques Generator. El Bloque “Genera “Generator” tor” será conectado conectado con cada un de los Bloques de la “Pump” a través de un “Node”. Un “Node” es un tipo diferente de Bloque que puede ser definido para indicar el número de caminos que deben pasar a través del Bloque, con éxito, para que el sistema tenga éxito ( k-out-of-n o k de n). Para posicionar el “Node” dentro del Diagrama, seleccione Add Node en el menú Diagram o haga clic en el icono Add New Node,
localizado en la barra de herramientas del Diagram. Posicione el Pumps. su pantalla parecerá a la figura mostrada a continuación.
•
Node entre los Generetors y las
Conecte el Bloque “Generator” al “Node”. Conecte el “Node” con cada uno de los Bloques de las “Pumps”. Entonces haga doble clic en el “Node” para abrir la ventana Node Properties. Verifique usted está en la carpeta General. Su pantalla se parecerá con la siguiente pantalla.
47
BlockSim 6
•
Primeros Pasos
En la caja Node Name, digite Node 1. En la caja Nunber of Paths Required, digite 1, para indicar que por lo menos uno de los “Generator” es necesario que esté funcionando para que el sistema tenga éxito. Cambie a la carpeta Reliability y verifique que la caja Block Can Fail no 12
está seleccionada. Entonces haga clic en pantalla se parecerá a la siguiente figura. figura.
para cerrar la ventana “Node Properties”. Su OK para
•
Usted también utilizará el “Node” para representar la configuración k-out-of-n de los Bloques de las “Pumps” en el relacionamento de ella con el el Bloque “Valve”. Posicione un “Node” entre los Bloques de las Pumps y del Bloque de la Valve. Dé un doble clic en el “Node” para abrir la ventana Node Properties. En la carpeta General digite Node 2 en la caja Name. En la caja Number of Paths Required, digite 2 para indicar que por lo menos dos “Pumps” son necesarias para que el sistema opere. En la ventana Reliability asegúrese se que la caja Node Can Fail no está seleccionada. Entonces haga haga clic en OK para para cerrar la ventana “Node Properties”.
•
Ahora conecte cada Bloque “Pump” al “Node” y conecte el “Node” en el Bloque “Valve”. Su Diagrama se parecerá con la siguiente figura.
12 Si
la caja Block Can Fail esté o fuese seleccionada, el botón Failure Distribution se tornará disponível en la ventana del “ Node Properties” y las propiedades de falla y reparación podrán ser definidas para el “Node”.
48
BlockSim 6
•
Primeros Pasos
Analice el sistema seleccionando Analyze en el menú Tools o haga clic en el icono Analyze,
Después realizar el análisis el BlockSim BlockSim puede presentar el resultado matemático del análisis del relacionamento de los componentes en el sistema.
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BlockSim 6
Primeros Pasos
Resultado matemático da análise.
System Reliability Equation.
•
Clique en el botón Close para cerrar la ventana
•
Posicione el mouse sobre la carpeta “Spreadsheet” localizada en la ventana del “Project Explorer”, y haga clic con el botón derecho del mouse. Seleccione la opción Add Spreadsheet para incluir una planilla en su Proyecto.
•
La “Function Wizard” será utilizado para montar una tabla de Confiabilidad para el sistema. Abra el “Function Wizard” seleccionando Function Wizard en el menú Spreadsheet o clicando en el icono Function Wizard,
localizado en la barra de herramientas.
50
BlockSim 6
•
Desplácese a través de la lista de funciones disponibles y seleccione Table of Reliabilities given a time range. El Diagrama al cual la “Function Wizard” está conectada (en este caso el “Diagram 1”) se muestra en la caja localizada en el costado inferior izquierdo de la ventana. Digite en las cajas de entrada, 1000 para Iter. Start Time, 5000 para Iter. End Time, y 1000 para Iteration Incr., como se muestra en la siguiente pantalla.
•
•
Primeros Pasos
Clique OK para para crear la tabla en su “Spreadsheet”. La tabla creada se muestra a continuación.
Grabe el Proyecto como Example4 y ciérrelo.
51
BlockSim 6
Primeros Pasos
Ejemplo 5 Considere la siguiente red de telecomunicaciones:
B
4
C 7
1 3
A
6
F 8
2 D
5
E
Las letras A-E representan los centros de telecomunicaciones, donde A es el centro principal. F es la ciudad que está siendo cubierta con el servicio. Los número 1 a 8 representan las líneas de comunicaciones. Las líneas de comunicación 3 y 6 pueden operar en dos direcciones, de B para D y de D para B. Los centros de comunicación comunicación no pueden fallar, mientras que las líneas de com comunicación unicación poseen una tasa de falla (λ ) de 1,3E-6 fallas/hora. La distribución de reparación de las líneas de comunicación es una Normal con Media de 101,35 horas y Desvio estándar de 62,1 horas.
Haga lo seguinte: 1. Calcule la confiabilidad del sistema para 17.520 horas. 2. Calcule el tiempo estimado en el cual 25% del sistema de com comunicación unicación que está en operación tendrá falla. 3. Utilizando la herramienta de Simulación, estime el total de tiempo que el sistema estará indisponible en un año de operación (8766 horas). 4. Agregue este sistema a una “Template” para que todo el sistema pueda ser agregado a un sistema de comunicaciones nacional.
52
BlockSim 6
Primeros Pasos
Solución •
Cree un nuevo Proyecto seleccionando Project.
New Project en el menú File o haga clic en el icono New
En la ventana del New Project Wizard escoja la opción Blank Project y haga clic en Next. En el paso 2 en el ítem Include ítem Include seleccione solamente solamente la opción A new blank diagram (no seleccione la opción A new blank template). Clique en el botón Next y en seguida en el botón Finish. Usted acaba de crear un nuevo Proyecto en conformidad con la siguiente figura.
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BlockSim 6
•
Primeros Pasos
En este ejemplo, el parámetro de la exponencial debe ser definido como "Lambda" en vez de "Mean Time". Para definir Lambda como el parámetro de la exponencial, seleccione User Setup en el menú File para abrir la ventana del User Setup. Clique en la página Calculations para visualizar la página “Calculations” del “User Setup” y desactive la opción Use Mean Time for the Exponential distribution como se visualiza en la imagen a continuación.
Cuando la opción “Use Mean Time for the Exponential distribution” fuese desactivada, usted estará listo para ingresar con los valores de Lambda para definir cada Bloque como una distribución Exponencial.
•
Construya el Diagrama de Bloques de Confiabilidad que represente el sistema de red de telecomunicaciones.
•
Coloque las propiedades de los Bloques Com Center. Para hacer esto seleccione todos los bloques que representan el Com Center y dé un doble clic sobre todos los bloques seleccionados para abrir la ventana Block Properties. Los “Com Centers” designados por las letras A, B, C, D y E no pueden fallar. Por lo tanto, Asegúrese que la opción Block Can Fail no está seleccionada y haga clic en OK .
•
54
Coloque las propiedades de los Bloques Com Line. Para hacer esto seleccione todos los bloques que representan las Com Line y dé un doble clic sobre todos los bloques seleccionados para abrir la ventana Block Properties. La distribución de falla asociada a cada línea de comunicación es la distribución Exponencial. Seleccione Exponential en Failure Distribution e ingrese con el valor de Lambda, 1,3E-6. Entonces haga clic en la carpeta Maintenance. Clique en la opción Can Maintain Correctively. Seleccione la distribución Normal y entre con los valores de 101,35 en Mean y 62,1 en Std, como se muestra en la siguiente figura.
BlockSim 6
Primeros Pasos
•
Clique OK para para aceptar el “Block Properties” y cerrar la ventana. Dé un doble clic en el Bloque City. Como en el caso del “Com Centers”, la “City” no puede fallar. Clique en la opción Block Can Fail para desactivarlo y haga clic en OK .
•
Las líneas de comunicación son los Bloques más importantes en este ejemplo. Los centros de comunicación no pueden fallar y serán utilizados como nodos dentro de su RBD. Ellos serán utilizados para dirigir las líneas de comunicación. Además, porque las líneas 3 y 6 fluyen en dos direcciones, deben ser incluidas representaciones multidirecionais de las líneas 3 y 6 y dos centros de comunicación B y E. Una línea de relacionamento dentro del BlockSim BlockSim no puede ser multidirecional. En otras palabras, no puede haber caminos circulares. Una representación del RDB que debe ser construido se muestra a continuación. Center B
Com 4
Center C Com 7
Com 1
Center A
Com 3
Com 3
Com 6
Center D
Com 5
Center E
Com 6
City
Com 2 Com 8
55
BlockSim 6
•
Primeros Pasos
El RBD construido utilizando el BlockSim el BlockSim se se muestra en la siguiente figura.
Center B
Com 1
Com 3
enter A
Com 2
Com 4
Com 3
Center C
Com 5
Center D
Com 6
Center E
Com 7
Com 6
City
Com 8
•
Observe que existen dos bloques iguales, el bloque “Com 3” y “Com 6”. Estos bloques aparecen dos veces porque no es posible calcular el RDB donde existen caminos bidirecionales ya que provocaría un análisis circular. Para reproducir este evento bidirecional debemos colocar un bloque “Mirror” (espejo). Este bloque “Mirror” permitirá que el cálculo lleve en cuenta los caminos BD/D-B y C-E/E-C sin afectar la cantidad original de bloques del sistema.
•
Para definir un bloque como “Mirror” seleccione Mirror Block en en el menú Block o o clique, con el botón derecho del mouse, en el Bloque y seleccione Mirror Block en en el menú.
•
Analice el sistema seleccionando Analyze en el menú Tools o haga clic en el icono Analyze.
•
El “Quick Calculation Pad” (QCP) será utilizado para calcular la Confiabilidad del sistema. Para acceder el QCP, seleccione Analytical QCP en el menú Tools o haga clic en el icono QCP.
Seleccione Std. Probability Calculations en System Calculations si este no está seleccionado. Digite 17520 en Mision End Time y haga clic Calculate para calcular a confiabilidad, como se muestra a continuación.
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BlockSim 6
Primeros Pasos
La Confiabilidad del sistema sistema para 17.520 horas horas es 0,9984 (99,84%).
•
La segunda pregunta sobre en cual es el tiempo estimado en el cual 25% del sistem sistemaa de comunicación habrá fallado. El cálculo de “BX Information” será utilizado para calcular el tiempo en el cual 25% del sistema estará no operativo. Seleccione BX Information en System Calculations. Digite 25 en la caja de entrada BX% Information At y haga clic Calculate para calcular el valor como se muestra.
El tiempo en el cual 25% del sistema de comunicación fallará es aproximadamente 245.817 horas. Cierre el QCP clicando en Close.
57
BlockSim 6
•
Primeros Pasos
Usted ahora utilizará la herramienta de simulación del BlockSim BlockSim para analizar la operación del sistema durante un año. 13 Seleccione Simulate en el menú Tools o haga clic en el icono Simulate.
La ventana Reliability/Maintainability
Simulation aparecerá.
•
En el campo . EnUse el campo en End Time en digite Simulation Time digite Increments Asegúrese que la8766 opción seleccionada Compute Point Availability 1000. End Seed está con un valor de 1 en Use a Seed, para replicar los resultados. En el campo Number of Simulation digite 10000. La ventana se parecerá con la siguiente figura.
•
Clique en Simulate para iniciar la simulación.
13 Los
cálculos en el QCP están basados solamente en las informaciones informaciones de Fallas de los componentes. La La “Mantenability Simulation” utiliza las informaciones de Reparación de los componentes para obtener resultados, tales como, disponibilidad, disponibilidad média, média, etc.
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BlockSim 6
•
Clique en Details... para visualizar el resultado de la simulación.
Primeros Pasos
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BlockSim 6
•
Primeros Pasos
Clique en Block Sunmary en la carpeta Blocks para visualizar el resultado de la simulación para cada bloque.
Note que el tiempo indisponible para el sistema es de 0 horas en un total de 8766 horas. Estos resultados pueden ser enviados a la “Spreadsheet” clicando en el icono Transfer to Spreadsheet,
localizado en la barra de herramientas Simulation Result Explorer. Después haga clic en el icono Transfer to Spreadsheet, cierre a ventana Simulation Result Explorer.
60
BlockSim 6
Primeros Pasos
4 Problemas Prácticos
P roblema roblema P ráct ráctic ico o1 Considere el seguinte sistema de un puente de circuito:
A
D C
B
E
Todos los componentes son idénticos, con una distribución Exponencial de vida con λ = 8,126E-4 fallas/día. 1. Cree un “Template” para crear el RBD. 2. Cree el Diagrama de Bloque de Confiabilidad (RDB) para este sistema. 3. Estime la Confiabilidad para 200 días utilizando el QCP. 4. Plote el Gráfico de Confiabilidad vs. Tiempo. 5. Inserte el Gráfico de Confiabilidad vs. Tiempo dentro del Proyecto. 6. Renombre el Diagrama como Bridge. 7. Agregue el Diagrama al “Template”. 8. Exporte el “Template” como Bridge.rst. 9. Grabe su archivo como QUEST1 y déjelo abierto.
61
BlockSim 6
Primeros Pasos
P roblema roblema P ráct ráctic ico o2 La Confiabilidad del problema anterior también puede ser levantada utilizando la Simulación. Por lo tanto, los resultados son dependientes del número de simulaciones. 1.
QUEST1 deberá estar abierto.
2. Abra el “Reliability/Maintainability Simulation” clicando en el icono localizado en la barra de herramientas Analyze.
3. En la página “Reliability”, entre en End Time con 200 y en Increment value con 100. 4. En la página Setup, digite 1 en Nunber of Outer Loops y 100 en Nunber of Inner Loops. ¿Cual es la confiabilidad del sistema para 200 días? ¿Cual es a su conclusión en la comparación entre el valor obtenido en este ejemplo y el obtenido en el Problema Práctico 1? 5. Repita el ítem 4 con 1000, 5000, y 10000 en Inner Loops. ¿Cuando es que el valor estim estimado ado de confiabilidad se aproxima mas al valor obtenido analíticamente (en el Problema Práctico 1) ? 6. Grabe y cierre el Proyecto.
62
BlockSim 6
Primeros Pasos
P roblema roblema P ráct ráctic ico o3 Considere el subsistema siguiente:
Power Supply
Array Controllers
Array Controllers
Fan
Hard Drive
Fan
Hard Drive
Fan
Hard Drive
Power Supply
Power Supply
Power Supply
Las distribuciones de falla y los parámetros de cada componente son:
Array Controllers
Distribución Weibull
Power Suplí
Lognormal
Fan Hard Drive
Exponencial Weibull
Parámetros β = 1,2, η = 1953 días. µ` = 7,0102 (log-média), σ`= 1,2124 (log-desvío padrão). λ = = 0,000070265 fallas/día. β = 2,5, η = 3000 días.
El subsistema “Power Supply” posee una configuración de 2-out-of-4. Los “Fans” poseen una configuración de 2-out-of-3. Los “Hard Drives” poseen también una configuración de 2-out-of-3. Haga lo seguinte: 1. Cree un Bloque para cada tipo de componente dentro del “Template”. 2. Cree el RBD. 3. Obtenga el Gráfico de Confiabilidad vs. Tiempo. 4. En el gráfico determine: i.
La Confiabilidad de estas unidades para una misión de 182 días, R(182 días).
ii. La duración de la misión del sistema si la Confiabilidad requerida es de 90%. iii. Agregue el Gráfico al Proyecto. 5. Utilizando el “Quick Calculation Pad”, determine: i.
La Confiabilidad del sistema para una misión de 182 días, R(182 días).
ii. La Confiabilidad de cada subsistema/com subsistema/componente. ponente.
63
BlockSim 6
Primeros Pasos
iii. La duración de la misión del sistema si la Confiabilidad requerida es de 90%. iv. Sabiendo que el sistema operó con éxito hasta los 182 días. ¿Cual es la probabilidad de que opere con éxito otros 182 días? v. ¿Cual es el MTTF del sistema? 6. Obtenga el gráfico de pdf de pdf del del sistema. 7. Obtenga el gráfico de Tasa de Falla vs. Tiempo para estas unidades. En el gráfico, ¿cual es la Tasa de Falla en 182 días? 8. Agregue una “Spreadsheet” “Spreadsheet” dentro del Proyecto. Utilizando la “Function Wizard” obtenga: i.
La Tasa de Falla en 182 días.
ii. Una tabla Tiempo vs. confiabilidad, iniciando en 0,9 y terminando en 0,99 con un incremento de 0,01. 9. Agregue el Diagrama al “Template”. 10. Exporte el “Template” como Disk Array.rst. 11. Separe el sistema ensubsistema 4 subsistemas: , subsistema Controllers Power subsistem Fans, y el Hardsubsistema Drives (porArray ejemplo, cree 4 nuevos diagramas). i.
Supplies,
Adicione un nuevo “Template” al Proyecto.
ii. Adicione 4 nuevos Diagramas a su “Template”. iii. Cree el RBD para el sistema utilizando los subdiagramas. iv. Utilice el QCP para obter la Confiabilidad del sistema para una misión de 730 días, R (730 días). v. Para 730 días (2 años) se requiere requiere una meta de Confiabilidad Confiabilidad de 85%. ¿Es posible alcanzar esta Confiabilidad? Si no es posible, optimice el sistema, sabiendo que solo es posible solamente aumentar a confiabilidad de dos “Array Controllers” y el “Power Supplies”. Además, se sabe que es muy difícil mejorar los “Array Controllers” y muy fácil mejorar el “Power Supplies”. La Máxima Confiabilidad Alcanzada para para ambos subsistemas subsistemas es 0,999. vi. Utilizando los valores de la Confiabilidad optimizada obtenidos para los subsistemas “Array Controllers” y “Power Supplies”, determine la Confiabilidad optimizada al nivel de los componentes de estos dos subsistemas. (Consejo: Utilice los subdiagramas). 12. Grabe su archivo como QUEST3. 13. Cierre el Proyecto.
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BlockSim 6
Primeros Pasos
P roblema roblema P ráct ráctic ico o4 La ventaja de agregar Diagramas dentro de un “Template” es que podemos utilizarlo repetidas veces en otros Diagramas. Considere el siguiente sistema, en el cual el “Disk Array” del Problema Práctico 3 es conectado con el “Bridge System” del Problema Práctico 1 como se muestra a continuación:
Bridge System Disk Array
Bridge System Bridge System
1. Cree un nuevo Proyecto, e importe los “Templates” grabados anteriormente como Bridge System.rst, y Disk Array.rst. 2. Cree un RBD para el sistema de la figura anterior. 3. Estime la Confiabilidad del sistema para 200 días. 4. Grabe el Proyecto como QUEST4 y ciérrelo.
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Primeros Pasos
P roblema roblema P ráct ráctic ico o5 Cierto Proyecto de un avión que posee cuatro turbinas, dos en cada ala, en donde se exige que, a lo menos, una turbina de cada lado esté en operación para que el avión se sustente en el aire, y sabiendo que la confiabilidad de cada turbina es de 90% para una duración especificada de tiempo, haga lo siguiente: 1. Cree el RDB. 2. Obtenga la Confiabilidad del sistema. 3. Agregue un nuevo Diagrama y repita el ejemplo, pero esta vez considere una configuración de las turbinas de 2-out-of-4. 4. ¿Cuando la Confiabilidad del sistema sistema es mayor? mayor? Por qué? 5. ¿Cual debería ser la Confiabilidad de cada turbina en el primer Proyecto para alcanzar la Confiabilidad del segundo Proyecto? Dado que las unidades son idénticas usted puede asumir que la Penalización (ou “Feasibility”) “Feasibility”) para el incremento incremento de Confiabilidad y la máxima confiabilidad alcanzada son iguales en todas las turbinas. 6. Grabe el Proyecto como QUEST5 y ciérrelo.
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P roblema roblema P ráct ráctic ico o6 Un subsistema de una máquina está compuesto por subsistemas “Ball-Bearing” y “Shaft, como se muestra a continuación:
Ball-Bearing Subsystem
Shaft
Los tiempos de inspección (en horas) para el subsistema “Ball-Bearing” son dados en la siguiente tabla.
Quantidade de Ítems
Última inspección
Estado
Tiempo inspección actual
5 16 12 18 18 2 6 17 73
0 600 1900 2900 3500 3900 4500 5200 6300
F F F F F F F F S
600 1900 2900 3500 3900 4500 5200 6300 6300
Los datos de vida para el “Shaft” son dados en la tabla siguiente.
Quantidade de Ítems
Estado
Tiempo
1 1 1 1 1 1 1 5
F F F F F F F S
1226 1943 2362 2518 5462 6404 10388 11772
1. Utilizando la distribución Weibull con dos parámetros para para los datos del “Ball-bearing” y la distribución Lognormal para los dados del “Shaft”, estime la Confiabilidad del Sistema para 1.000 horas. 2. ¿Cual es la Confiabilidad de cada componente en 1.000 horas?
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Primeros Pasos
5 Respuestas a las Cuestiones Prácticas
El objetivo de esta sección es entregar las repuestas a las cuestiones Prácticas de la sección 4.
C ue uess tión Práct Práctica ica 1
2.
3. R(200 días) = 0,950628763015724
C ue uess tión Práct Práctica ica 2
4. No muy preciso. 5.
La Confiabilidad Confiabilidad estimada utilizando 100.000 “loopings” internos se aproxim aproximaa al valor calculado analíticamente.
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Primeros Pasos
C ue uess tión Práct Práctica ica 3
2.
4. Del gráfico de Confiabilidad vs. Tiempo: i. R(182 días) ≈ 0,99 ii. T ≈ 530 días 5. Utilizando el QCP: i. R(182 días) = 0,995149 ii. Array Controller 0,943673 Power Supply 0,931857 Fan 0,987293 Hard Drive 0,999094 iii. T = 527,689625 iv. R(182,182) = 0,967608 v. MTTF = 1316,101351 días 7. λ ≈ 0,00008 fallas/día 8. Utilizando el “Function Wizard”: i. λ = = 0,000077 fallas/día ii.
confiabilidad
Tiempo
0,9 0,91 0,92
527,689625 505,928557 483,106413
0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99
458,962751 433,129516 405,058397 373,872274 338,009927 294,197797 232,943628
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11. iii.
iv. R(730 días) = 0,7906 v. Array Controller: 0,9301 (sin cambio) Power Supplies: 0,9228 vi. Array Controller: Sin cambio Power Supplies: 0,7088
C ue uess tión Práct Práctica ica 4
3. R(200 días) = 0,9423
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Primeros Pasos
C ue uess tión Práct Práctica ica 5
1.
Ó
2. R = 0,9801 3. Para una configuración dos motores de 2-out-of 2-out-of-4: -4: R = 0,9963 4. El segundo Proyecto, porque hay mas redundancia en una configuración de 2-out-of-4. 5. La Confiabilidad de cada motor debería ser: ser: R = 0,957
C ue uess tión Práct Práctica ica 6
1.
R(1000h) = 0,8999
2.
Bearings Shaft
0,944841 0,952387
