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MTBF de los componentes de serie

1960
Placa de circuito electrónico que muestra componentes en serie para el análisis de fiabilidad de ingeniería de sistemas.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Para un sistema de componentes en serie, donde cualquier falla individual causa falla del sistema, la tasa de falla general es la suma de las tasas individuales. MTBF es el recíproco de esta suma: [latex]MTBF_{sistema} = (sum_{i=1}^{n} lambda_i)^{-1} = (1/MTBF_1 + 1/MTBF_2 + … + 1/MTBF_n)^{-1}[/latex]. Esto implica que el MTBF del sistema es siempre menor que el MTBF del componente individual más bajo.

Este principio resalta un aspecto crítico del diseño de sistemas: una cadena es tan fuerte como su eslabón más débil. Cuando los componentes se disponen en serie, la fiabilidad general del sistema siempre es menor que la fiabilidad del componente menos fiable. Por ejemplo, consideremos un sistema con dos componentes en serie. El componente 1 tiene un MTBF de 10 000 horas ([latex]lambda_1 = 10^{-4}[/latex] fallos/hora) y el componente 2 tiene un MTBF de 20 000 horas ([latex]lambda_2 = 0,5 times 10^{-4}[/latex] fallos/hora).

La tasa total de fallos del sistema es [latex]lambda_{system} = lambda_1 + lambda_2 = 10^{-4} + 0,5 times 10^{-4} = 1,5 times 10^{-4}[/latex] fallos/hora. El MTBF del sistema es entonces [latex]MTBF_{system} = 1 / lambda_{system} = 1 / (1,5 times 10^{-4}) approx 6667[/latex] horas. Esto es significativamente menor que el MTBF de cualquiera de los componentes individuales.

Este cálculo es fundamental para el uso de los Diagramas de Bloques de Confiabilidad (DBC), un método gráfico para analizar la confiabilidad de los sistemas. En un DBC, los componentes en serie se representan en línea, simbolizando visualmente que todos deben funcionar correctamente para que el sistema tenga éxito. Este análisis impulsa a los ingenieros a identificar componentes críticos y a enfocar sus esfuerzos en la mejora de la confiabilidad, como la selección de piezas de mayor calidad o la introducción de redundancia (componentes en paralelo).

UNESCO Nomenclature: 2212
– Ingeniería de sistemas

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Sustancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Álgebra booleana desarrollada por George Boole
  • teoría del flujo de red
  • principios de la teoría de grafos
  • Técnicas tempranas de análisis de circuitos

Aplicaciones

  • Análisis de fiabilidad del diseño de circuitos electrónicos
  • evaluación de riesgos en procesos industriales complejos
  • análisis de vulnerabilidad de la cadena de suministro
  • diseño de arquitectura de software, donde los módulos están en serie

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: componentes en serie, fiabilidad del sistema, tasa de fallos, diagrama de bloques de fiabilidad, eslabón más débil, diseño del sistema, evaluación de riesgos, electrónica.

Contexto histórico

MTBF de los componentes de serie

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1957
1959-11
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(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

Invención, innovación y principios técnicos relacionados.

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