ניתוח הערכת אמינות שדה

דניס מלכה-מרקוביץ'

ד''ר טאטיאנה שווירץ

מרכז אמינות ובטיחות

2021

• מרכז אמינות ובטיחות נדרש לבצע הערכת אמינות שדה של מערכות מעיל רוח הפרוסות קרוב לעשור.

​

• במסגרת העבודה עלו שאלות על אופן ביצוע הניתוח כגון:
• האם ניתן להצביע על מגמת שינוי באמינות על סמך נתונים חלקיים?
• כיצד מסווגים תקלות שדה?
• כמה תקלות באמת יש במכלול?
• מה הוא זמן המערכת בשדה לצורך הערכת אמינות?

​

בהרצאה יוצג הקו המנחה לפיו בוצעה הערכת אמינות השדה

ונציג את הדילמות מאחורי השאלות שעלו.

מוטיבציה

הערכת אמינות שדה במעיל רוח ברמת מערכת וברמת LRU

מטרת העבודה

עקרון פעולת המערכת מעיל רוח

4

רדאר מגלה ועוקב אחר איום מתקרב

5

המערכת שולחת אזהרת איום מתקרב לאנשי הצוות ולמערכת ניהול הקרב

כוונת מפקד מופנת בצורה אוטומטית לעבר האזור ממנו שוגר האיום

עקרון פעולת המערכת מעיל רוח

6

המערכת עוקבת, מסווגת את האיום ומחשבת נקודת יירוט

עקרון פעולת המערכת מעיל רוח

7

אם האיום מכוון לכלי, המערכת משגרת אמצעי-נגד לצורך נטרול האיום במרחק בטחון מהכלי

עקרון פעולת המערכת מעיל רוח

MEB – Main Electronics Box

CM – Countermeasure (X2)

LAUNCHER (X2)

ANTENNA (X4)

(Radar)

TOB – Trophy Operation Box

AUTO-LOADER (X2)

CU – Central Unit (Radar)

LPCU – Launcher Power Control Unit

מרכיבי המערכת ברמת LRU

מתודת עבודה

1. סיווג קריאות שהתקבלו מדרגי האחזקה השונים ברמת מכלול:
• תקלות רלוונטית להערכת אמינות
• תקלות לא רלוונטיות להערכת אמינות
• קריאות אחזקה

​

• הערכת זמן השדה

​

• הערכת אמינות שדה באמצעות MTBCF:
• אמינות מערכת - מבוססת על סך התקלות הרלוונטיות במערכת וזמן השדה.
• אמינות מכלול - מבוססת על סך התקלות הרלוונטיות במכלול מסוים וזמן השדה.

דרג א' – דרג השדה.

• האחזקה מבוצעת על ידי צוות טכנאים המגיעים למערכות המורכבות על כלים פרוסים בשדה.
• הצוות מבצע אחזקה מונעת, ניתוח הודעות שגיאה, דיאגנוסטיקה ראשונית לתקלות ותיקון תקלות "קלות".
• מכלולים (LRU) "חשודים" כתקולים מוחלפים במכלולים תקינים ומועברים להמשך דיאגנוסטיקה בדרג ב'.

דרג ב' – מעבדת דיאגנוסטיקה המופעלת על ידי הלקוח.

• מבוצע אימות תקלה ברמת SRU באמצעות צב''ד ייעודי.
• החלפת SRU תקול בתקין ותיקוף תקינות LRU לאחר ההחלפה.
• LRU תקין מוחזר לשדה, SRU תקול מועבר לתיקון בדרג ד'.

דרג ד' – מעבדת יצרן.

• מבוצע חקר כשל ותיקון ברמת SRU.
• בחלק מה-SRUs לא אומתו התקלות.

דרגי אחזקת המערכת

• מדרג א'
• תיעוד LRUs חשודים כתקולים שהועברו לדרג ב', תיעוד חלקי של תקלות "קלות" שטופלו בשדה.
• קריאות שעונים ממדגם מצומצם של מערכות באמצע תקופת הניתוח וקריאות שעונים מעודכנות.
• מדרג ב' – תיעוד SRUs חשודים כתקולים שהועברו לדרג ד', במקרים מסוימים מספר SRU עבור LRU אחד.
• מדרג ד' – ממצאי חקר כשל.

​

נתונים לניתוח – Data Base

• כיצד ניתן לבצע הערכת אמינות כאשר בוצע תיעוד תקלות חלקי בדרג א'?
• מבדיקה מול דרג א' עלה כי התקלות שלא תועדו הן תקלות "לא קריטיות" המאפשרות המשך פעולה של המערכת (למשל: שחרור הברגה אחת מתוך ארבע, תקלה בלוגר המתעד נתונים).
• הוחלט לבצע הערכת אמינות המתבססת על תקלות קריטיות בלבד.
• נדרש לבצע הערכה ברמת מערכת ורמת LRU, אבל, יש מכלולים עבורם אומתו תקלות במספר SRUs שונים, כיצד מתייחסים לנתון זה בניתוח?
• הוחלט כי מספר התקלות ב-LRU בודד הוא כמספר ה-SRUs התקולים בהם הוכח כי התקלות בלתי תלויות.
• כיצד מתייחסים בניתוח ל-SRUs שהגיעו לדרג ד' והתקלות לא אומתו?
• תקלות לא מאומתות לא הוכנסו למניין התקלות. לצוות הפיתוח הועבר משוב על פערי דיאגנוסטיקה בדרג ב'.

​

​

​

שאלות

• תקלה רלוונטית לניתוח: היא כל תקלה שבה הוסר אחד ממכלולי המערכת החשוד בתקלה והתקלה נעלמה ע''י החלפתה במכלול אחר ובוצעה בדיקה מקדימה של תקינות החיבור החשמלי והמכאני של המכלול במערכת ובפלטפורמה.

​

• תקלה לא רלוונטית לניתוח: תקלה הנגרמת כתוצאה מחיבור מכשיר חיצוני הגורם נזק למכלולים, תקלה הנגרמת כתוצאה מתפעול או אחזקה שלא בהתאם להוראות החברה, פגיעה כתוצאה מגורם חיצוני ברור (כגון אש, חומצה או תנ''ס שלא בהתאם למפרט), נזק או תקלה כתוצאה מקרב או תאונה. מכלול שהוסר לצורך עדכון/שינוי חומרה או תוכנה תקלה שאותרה ונמצא לה פתרון אך טרם יושם תיחשב כתקלה לא רלוונטית ולא תיספר.

​

• תקלה קריטית: תקלה שקיומה אינו מאפשר פעולה פונקציונלית של המכלול.

סיווג תקלות – הגדרה פורמלית

קריטריונים לסיווג תקלות

מבוסס על הקווים המנחים ב-MIL-STD-2074(AS)

קריאות אחזקה

ניתן לראות ירידה ביחס בין מספר קריאות האחזקה לבין כמות המערכות בשטח – פרמטר היכול להעיד על בשלות המערכת

* בשקף לא מוצגים נתוני אמת – להמחשה בלבד.

• מתודה נפוצה בתעשייה בניתוחי שדה היא להתייחס רק לזמן הפעולה של המערכת מתוך הנחה שקצבי התקלות באי פעולה זניחים, האם אמירה זו בהכרח נכונה עבור כל אורחות החיים?

​

• המערכת נמצאת באי פעולה חלק לא מבוטל מזמן הפריסה הכולל שלה, במהלכו היא מתבלה ולא ניתן להזניח זמן זה (טמפרטורה, מחזורי טמפרטורה, חשיפה לתנאי סביבה, שינוע ועוד...).

​

• לכן, הוחלט לעשות ניתוח המתכלל את כל אורחות החיים של המערכת. לצורך כך נדרש להגדיר תנאי סביבה ולהגדיר את כל מצבי מערכת.

​

​

מה הוא זמן השדה?

• המערכות המנותחות ממוקמות במספר אתרים גיאוגרפים שונים בישראל בהם הן חשופות למגוון טמפרטורות שונות המשתנות לאורך השנה.
• המערכות עשויות לשנות את מיקום פריסתן לאורך מחזור חייהן.
• כיצד ניתן לקבוע את תנאי הסביבה של המערכת?
• לא ניתן לקבוע באופן מפורש את תנאי הסביבה של כל מערכת, לטובת הניתוח הונח כי כל המערכות הפרוסות בשדה חשופות לטמפרטורה אופיינית קבועה במהלך מחזור חייהן:

​

​

​

​

תנאי הסביבה

מצבי מערכת

¹ Based on “L-HDBK-217F”

הערכת זמן שהייה בכל מצב מערכת

בוצעה הערכה לגבי יחסי זמני נייחות/ניידות המערכות בשדה.

• עבור כ-10% מהמערכות חל שיבוש בקריאות השעון.
• עבור קריאות אלו בוצעה הערכה סטטיסטית של זמן הפעולה באופן הבא:
• נמצא כי קיימות שלוש קבוצות שונות עם זמני פעולה דומים כתלות בתקופת ייצור.
• בקירוב, כל קבוצה מתפלגת נורמלית עם ממוצע וסטיית תקן.
• לכל מכלול עם קריאת שעון משובשת הונח זמן פעולה השווה בערכו לזמן הפעולה הממוצע בתקופת הייצור אליה משתייך פחות סטיית תקן אחת.

הערכת זמן החיים המצטבר של המערכת

הערכה סטטיסטית של זמן פעולת מכלול

* בשקף לא מוצגים נתוני אמת – להמחשה בלבד.

הערכת אמינות שדה

• זמן חיים כולל:

הערכת קצבי התקלות

• פרקציית זמן של מצב המערכת:

• קצב תקלות אפקטיבי

• מקדמי המרה בין קצבי תקלות -ע''פ הידע שהצטבר ברפאל*

​

​

​

​

• איזה השפעה הייתה להכללת כל אורחות החיים של המערכת על הערכת MTBCF?
• ה-MTBCF שהוערך ע''י שקלול כל אורחות החיים של המערכת היה גדול פי שניים ביחס ל-MTBCF שלקח בחשבון רק זמן פעולה של המערכת.

​

​

​

​

מקדמי המרה בין קצבי תקלות

*ע''פ יחסי ההמרה, ניתן לחלץ את קצבי התקלות בכל מצבי המערכת

• יחסי ההמרה בין מצבי המערכת השונים תלויים בפרופיל המשימה ובטמפרטורה.

​

• הונח כי המערכת חשופה ל-35⁰C בכל אורחות החיים פרט לתיקון במעבדה ב-⁰C25.

​

• ההמרה בין מצבי המערכת השונים פרט לתיקון לא כוללים מקדם התלוי בטמפרטורה.

האם לקביעת תנאי סביבה הייתה השפעה משמעותית על תוצאות הניתוח? תזכורת:

35⁰C

25⁰C

• זמן השהות בתיקון של המערכת זניח ולכן גם אם נעשתה שגיאה בהנחת הטמפרטורות, השגיאה בהערכת MTBCF זניחה.

​

• חשוב להדגיש כי לא ניתן לגזור מהנתונים שהתקבלו את ה-MTBCF הצפוי בתנאי טמפרטורה אחרים ללא הערכה מהימנה יותר של הטמפרטורות אליהם הייתה חשופה המערכת בתקופה הנבחנת.

​

​

האם לקביעת תנאי סביבה הייתה השפעה משמעותית על תוצאות הניתוח?

35⁰C

25⁰C

האם ניתן ללמוד על מגמות שינוי באמינות?

* בשקף לא מוצגים נתוני אמת – להמחשה בלבד.

• לצורך הערכת אמינות שדה יש להתחשב בתקלות רלוונטית בלבד.

​

• בהתאם לפרופיל המשימה של המערכת הנבחנת, יש לשקול להתחשב בזמני אי פעולה לצורך הערכת אמינות שדה.

​

• אמינות שדה תלויה בפרופיל המשימה ושימוש. לא ניתן להצביע על מגמת שינוי באמינות שדה בלי להכיר את פרופיל המשימה והשימוש בתקופות הנסקרות.

​

• הערכת אמינות שדה מאפשרת משוב חוזר למפתחים אודות אמינות התכן בפועל.

​

​

​

​

​

​

סיכום

תודה רבה

תודה רבה

תודה רבה