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Funzione di affidabilità (funzione di sopravvivenza)

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

La funzione di affidabilità, R(t), definisce la probabilità che un sistema o un componente svolga la funzione richiesta senza guasti per un determinato tempo "t". Per sistemi con un tasso di guasto costante (λ), è descritta dalla distribuzione esponenziale: [latex]R(t) = e^{-\lambda t}[/latex]. Questa funzione è fondamentale per prevedere la longevità e le prestazioni di un prodotto.

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
  • valutazione delle prestazioni a lungo termine degli impianti medici

Brevetti:

NA

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