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Funzione di affidabilità (funzione di sopravvivenza)

1950
Ingegneri che analizzano le funzioni di affidabilità in un moderno ufficio di ingegneria.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

The reliability function, R(t), defines the probability that a system or component will perform its required function without failure for a specified time ‘t’. For systems with a constant failure rate (λ), it is described by the exponential distribution: [latex]R(t) = e^{-\lambda t}[/latex]. This function is fundamental to predicting the longevità and performance of a product.

La funzione di affidabilità, nota anche come funzione di sopravvivenza, è il complemento della funzione di distribuzione cumulativa (CDF) dei guasti, F(t). Ovvero, [latex]R(t) = 1 - F(t)[/latex]. Fornisce una misura dipendente dal tempo della capacità di un sistema di rimanere operativo. La funzione parte sempre da R(0) = 1 (100% probabilità di sopravvivenza al tempo zero) e diminuisce monotonicamente verso 0 man mano che il tempo si avvicina all'infinito.

Un concetto chiave correlato è il tasso di guasto, o funzione di rischio, [latex]h(t)[/latex], che rappresenta la probabilità istantanea di guasto al tempo t, dato che il sistema è sopravvissuto fino a quel momento. La relazione è data da [latex]h(t) = f(t) / R(t)[/latex], dove f(t) è la funzione di densità di probabilità di guasto. La funzione di affidabilità può essere derivata dalla funzione di rischio come [latex]R(t) = e^{-\int_{0}^{t} h(\tau) d\tau}[/latex].

Nel caso particolare ma comune della distribuzione esponenziale, il tasso di guasto [latex]\lambda[/latex] è costante. Questa proprietà "senza memoria" implica che l'età del componente non influisce sulla sua probabilità di guastarsi nell'istante successivo. Questo modello viene spesso applicato durante la fase di "vita utile" del ciclo di vita di un prodotto, dopo che i difetti iniziali sono stati eliminati e prima che dominino i meccanismi di usura.

UNESCO Nomenclature: 1209
- Statistiche

Tipo

Sistema astratto

Interruzione

Fondamento

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • teoria della probabilità sviluppata da Pascal e Fermat
  • tavole di mortalità attuariali per il calcolo della mortalità umana
  • lavoro sulle distribuzioni statistiche di matematici come Poisson e Gauss
  • primi metodi di controllo qualità degli anni '20

Applicazioni

  • calcolo dei periodi di garanzia per l'elettronica di consumo
  • programmazione della manutenzione preventiva per macchinari industriali
  • determinare la probabilità di successo della missione per la navicella spaziale
  • assessing the long-term performance of impianti medici

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • dashboard di affidabilità in tempo reale per dispositivi IoT che aggiornano R(t) in base ai dati operativi in ​​tempo reale
  • modelli predittivi basati sull'intelligenza artificiale che generano funzioni di affidabilità dinamica per sistemi software complessi
  • personalized insurance policies with premiums adjusted based on an individual’s calculated survival function for a specific health condition
  • logistica della catena di fornitura ottimizzata utilizzando funzioni di affidabilità dei componenti per preposizionare i pezzi di ricambio
  • algoritmi quantistici per simulare l'affidabilità di sistemi multistato altamente complessi
  • modelli di efficacia dei farmaci che utilizzano una funzione di sopravvivenza per prevedere la risposta del paziente nel tempo
  • derivati ​​finanziari basati sull'affidabilità prevista dei progetti infrastrutturali critici
  • smart contracts that automatically execute warranty claims when a product’s monitored R(t) drops below a certain threshold
Correlato a: funzione di affidabilità, funzione di sopravvivenza, probabilità, tasso di guasto, distribuzione esponenziale, R(t), funzione di rischio, analisi della durata.

Contesto storico

Funzione di affidabilità (funzione di sopravvivenza)

1931
1939
1940
1950
1950
1952
1956
1930
1936
1940
1943
1950
1950
1953
1960

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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