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MTBF de componentes em série

1960
Placa de circuito eletrônico apresentando componentes em série para análise de confiabilidade de engenharia de sistemas.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Para um sistema de componentes em série, onde qualquer falha individual causa a falha do sistema, a taxa de falha geral é a soma das taxas individuais. MTBF é o inverso desta soma: [latex]MTBF_{system} = (sum_{i=1}^{n} lambda_i)^{-1} = (1/MTBF_1 + 1/MTBF_2 + … + 1/MTBF_n)^{-1}[/latex]. Isto implica que o MTBF do sistema é sempre menor que o MTBF do componente individual mais baixo.

Este princípio destaca um aspecto crítico do projeto de sistemas: uma corrente é tão forte quanto seu elo mais fraco. Quando os componentes são dispostos em série, a confiabilidade geral do sistema é sempre menor do que a confiabilidade do componente menos confiável. Por exemplo, considere um sistema com dois componentes em série. O componente 1 tem um MTBF de 10.000 horas (λ₁ = 10⁻⁴ falhas/hora) e o componente 2 tem um MTBF de 20.000 horas (λ₂ = 0,5 × 10⁻⁴ falhas/hora).

A taxa total de falhas do sistema é [latex]lambda_{system} = lambda_1 + lambda_2 = 10^{-4} + 0,5 times 10^{-4} = 1,5 times 10^{-4}[/latex] falhas/hora. O MTBF do sistema é então [latex]MTBF_{system} = 1 / lambda_{system} = 1 / (1,5 times 10^{-4}) approx 6.667[/latex] horas. Isso é significativamente menor do que o MTBF de qualquer um dos componentes individuais.

Este cálculo é fundamental para a utilização de Diagramas de Blocos de Confiabilidade (RBDs), um método gráfico para analisar a confiabilidade de sistemas. Em um RBD, os componentes em série são representados em uma linha, simbolizando visualmente que todos devem funcionar para que o sistema seja bem-sucedido. Essa análise leva os engenheiros a identificar os componentes críticos e a concentrar os esforços de melhoria da confiabilidade, como a seleção de peças de maior qualidade ou a introdução de redundância (componentes em paralelo).

UNESCO Nomenclature: 2212
Engenharia de sistemas

Tipo

Sistema abstrato

Interrupção

Substancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Álgebra booleana desenvolvida por George Boole
  • teoria do fluxo em redes
  • princípios da teoria dos grafos
  • técnicas iniciais de análise de circuitos

Aplicações

  • análise de confiabilidade de projeto de circuito eletrônico
  • Avaliação de riscos em processos industriais complexos
  • análise de vulnerabilidade da cadeia de suprimentos
  • Projeto de arquitetura de software, onde os módulos estão em série.

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

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Relacionado a: componentes em série, confiabilidade do sistema, taxa de falhas, diagrama de blocos de confiabilidade, elo mais fraco, projeto de sistemas, avaliação de riscos, eletrônica.

Contexto histórico

MTBF de componentes em série

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1957
1959-11
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(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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