Güvenilirlik mühendisliği

Güvenilirlik mühendisliği, güvenilirlik öğrenimi, gelişimi ve Ömür Devri Yönetimi ile ilgilenen bir mühendislik dalıdır. Güvenilirlik, bir sistem veya parçanın, belirlenen süre ve şartlar altında, istenen fonksiyonları gerçekleştirebilme yeteneği olarak tanımlanır.^[1] Kavram çoğu zaman, sistemin hata verme olasılığı şeklinde algılanır. Güvenilirlik, ayrıca belirli bir zaman aralığında işlevsellik yeteneğini tanımlama için de kullanılabilir (Hazır Olabilirlik). Güvenilirlik mühendisliği Sistem Mühendisliği alt-disiplini olarak kabul edilir ve Entegre Lojistik Destek disiplinine sürekli girdi teşkil eder. Güvenilirlik mühendisliği, hatalar arasındaki ortalama sürenin hesaplanması ile sistem güvenilirliğini ve sürekliliğini sağlar.^[2]

Güvenilirlik mühendisliği, sistem güvenliği ve güvenlik mühendisliği ile yakından alakalıdır ve kendi analizlerinde çoğunlukla aynı metodları metodlar kullanılır veya birbirlerinden girdi olarak destek alırlar. Güvenilirlik mühendisliği, hatanın sistem çalışmama zamanı, yedek parçaların maliyeti, tamirat ekipmanı, personel ve garanti bedellerini hesaba katarak hatanın maliyetini düşürmeye odaklanır. Güvenlik mühendisliği ise maliyete değil fakat hayat ve doğanın emniyetini hesaba katar. Doğal olarak güvenlik mühendisliği sadece bu durumları etkileyen hata modları ile ilgilenmektedir. Yüksek güvenilirlik seviyeleri ise iyi bir mühendisliği, detaylara dikkat edilmesini göstermektedir.

Güvenilirlik, “Bir ürünün beklenen ömrü boyunca istenen çevresel ortamda, istenen performansını yerine getirmesinin olasılık seviyesidir. Güvenilirlik Mühendisliği (Reliability Engineering) tüm dünya'da kabul görmüş bir kavramdır. Güvenilirlik Mühendisliğinin Üretim sektörü başta olmak üzere tüm iş alanlarında, sanayi sektöründe ve savunma sektörleri gibi birçok sektörde çok geniş kullanım alanı vardır.

Mevcut günümüz sistemlerinin karmaşıklığı güvenilirliğin önemini arttırmıştır. Gelişen teknoloji ile birlikte İnsanoğlu kendi ürettiği araç gereçlerin uygun çalışması ve kontrol edilebilir olması güvenilirlik konusunu önemli bir hale getirmiştir. Güvenilirlik mühendisliği bir ürünün, işlevin veya servisin beklenen veya olması gereken güvenilirliğinin analiz edilmesi ve hataların en aza indirilmesi veya bu hataların etkilerinin azaltılması için yapılması gereken işlemlerin belirlenmesidir.

Güvenilirlik mühendisliğinin Öncelikli hedefleri şöyledir:

a. Mühendislik bilgileri ve özel tekniklerini kullanarak arıza olasılığını veya sıklığını ortadan kaldırmak veya azaltmak,

b. Arıza meydana gelmesi durumunda arızaya yol açan gerçek sebepleri tanımlamak,

c. Eğer problem devam ediyorsa yine de sistemin beklenen fonksiyonları yerine getirmesi yollarını araştırmaktır.

Güvenilirlik mühendisliği hangi işleri yapar:

Güvenilirlik mühendisliği, işin planlama aşamasında hedefleri belirleyerek bu çalışmalar için ihtiyaç duyulan ekibi planlar. Proje başladığında bir güvenilirlik programı yayımlar. Tasarımların güvenilirlik beklentisine uygun yapılmasını kontrol eder. Tasarımların güvenilirlik beklentisine uygun yapılması yazılım güvenilirliği için çok önemlidir. Güvenilirlik mühendisliği en çok tasarım aşamasında çalışmaktadır. Çünkü amaç sağlam ve istenen bir ürünü tasarlayarak ortaya çıkarmaktır.

İnsanoğlunun ilk var oluşu ile birlikte sürekli geleceği tahmin edebilmeyi arzulamıştır. Ürettiğimiz ürünlerin “geleceğini” tahmin etmek ve ona göre üretmek tüm üretim sektörünün istediği bir durumdur. Bunun için güvenilirlik mühendisleri “Ömür verisi” analizleri yapmak, parçaların, sistemlerin istenilen fonksiyonlarını istenilen zaman aralığında ve belirli çevre koşullarında hatasız olarak yerine getirme olasılığını ve yeterliliğini tasarlayarak belirleyebilmektedirler.

Tarihçe

Güvenilirlik kelimesi tanımının, ilk olarak 1816'da Şair Coleridge tarafından yapıldığı düşünülmektedir.^[3] II. Dünya Savaşı'ndan önce kelime anlamı çoğunlukla Tekrar Edilebilirlik ile aynı anlamda kullanılmaktaydı. Bu aşamada, bir test (bilimin herhangi bir dalında) eğer sürekli aynı sonuçlar ile gözlemleniyor ise güvenilir olarak sayılmakta idi. 1920'ler içerisinde Bell Laboratuvarında çalışan Dr. Walter A. Shewart İstatistiksel Süreç Kontrolü uygulayarak ürün hakkında bazı iyileştirmeler yapmakta idi.^[4] Buna karşın, aynı zaman diliminde Waloddi Weibull ürün yorulmaları için istatistiksel modeller üzerinde çalışmaktaydı. Bu aşamada, güvenilirlik mühendisliğinin gelişimi, kalite ile paralel bir yol üzerinde bulunmaktaydı. Güvenilirlik mühendisliğinin modern terimi 1940'lar esnasında Amerikan Ordusu'nun kullanımı ile beraber literatüre girdi ve şu anki halini aldı. Bu terim en başlarda belirli bir periyot içerisinde ve beklendiği şekilde çalışma (şu anda bu özellik için Sistem Hazır Olabilirliği terimi kullanılmaktadır) anlamı taşımaktaydı.

İkinci Dünya Savaşı esnasında ve sonrasında elektroniklerin doğasından kaynaklanan birçok güvenilir olmama durumu ve ürün yorgunluğu gündeme geldi. 1945'te M.A. Miner, ASME (Amerikan Makine Mühendisleri Topluluğu) Dergisi içerisinde "Yorulma Esnasında Birikimli Hasar" adında taslak bir yazı paylaştı. Ordu için uygulanan ilk güvenilirlik hususu, Radar Sistemleri ve diğer elektronik parçalarda kullanılan, yine güvenilirlik analizi sayesinde kanıtlanmış, oldukça arıza çıkarmaya yatkın ve maliyetli bir vakum silindiri idi. Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü, 1948 yılında Güvenilirlik Topluluğunu kurmuştur. 1950 yılı içerisinde, asker tarafında, Elektronik Ekipman Güvenilirliği Tavsiye Grubu kurulmuştur. Bu grup, 3 ana çalışma yolu tavsiye etmiştir. Bunlar:

Parça güvenilirliğinin arttırılması,
Tedarikçiler için kalite ve güvenilirlik gereksinimlerinin tanımlanması,
Saha verilerinin toplanması ve kök analiz yapılması.

1960'lar içerisinde güvenilirlik testleri parça ve sistem bazında daha da önem kazandı. Ünlü 781 Askeri Standardı bu yıllar içerisinde tanımlanmıştır. Ayrıca yine bu zaman dilimi içerisinde çok kullanılan (ve de çok tartışılan) 217 No'lu El kitabı, RCA (Radio Corporation of America, Amerikan Radyo Kuruluşu) tarafından tanımlanmıştır. Bu el kitabı içerisinde, parçaların hata oranlarının tahmin edilme yöntemleri anlatılmaktadır. Parça güvenilirliği hakkında yapılan deneysel araştırmalar daha sonra ilgisini yitirmiştir. Daha dogmacı (pragmatik) yaklaşımlar daha sonraları tüketici endüstrisi içerisinde kullanılmıştır.

Genel Açıklama

Amaç

Güvenilirlik mühendisliğinin amaçları azalan öneme göre aşağıdaki gibi sıralanabilir:^[5]

Hata oranlarının olabilirliğini engelleyecek ya da azaltacak özel teknikler ve mühendislik bilgisini uygulamak,
Hataların sebeplerini tanımlamak ve düzeltmek,
Sebebi bulunamayan veya düzeltilemeyen hatalar ile başka çıkabilmek için yöntemler tanımlamak,
Yeni tasarımların yaklaşık güvenilirliklerini tahminleyebilmek için yöntemler uygulamak ve güvenilirlik verisini analiz etmek.

Kapsam ve Yöntemler

"Kompleks Sistemler" için güvenilirlik mühendisliği kompleks olmayan sistemlere göre farklı ve daha ayrıntılı bir yaklaşım gerektirmektedir. Güvenilirlik mühendisliği bu durumda aşağıdaki yöntemler içerebilir:

Sistem hazır olabilirliği ve görev hazır olabilirliği analizi ve ilgili güvenilirlik ve bakım gereksinim çizelgesi,
Fonksiyonel sistem hata analizi ve tanımlanmış olan gereksinim şartları analizi,
Sistemin var olan tasarımının analizi ve Donanım ve Yazılım için gereksinim şartlarının analizi,
Sistem diagnostik tasarımı
Hata toleranslı sistemler (Sistem tekrar edebilirliği)
Önleyici bakımların tanımlanması (Güvenilirlik Merkezli Bakım)
Bakım kaynaklı hatalar
Taşıma kaynaklı hatalar
Depolama kaynaklı hatalar
Kullanım analizi (sistem yüklemesi) çalışmaları, parça stres analizi
Yazılım (sistematik) hataları
Hata / güvenilirlik testleri
Saha hata gözlemleri ve düzeltici işlemler
Teknik dokümantasyon, uyarı ve dikkat analizleri
Veri edinimi organizasyonunun yapılması (Tehlike Kaydı ve FRACAS sisteminin oluşturulması)

Kaynakça

^ Institute of Electrical and Electronics Engineers (1990) IEEE Standard Computer Dictionary: A Compilation of IEEE Standard Computer Glossaries. New York, NY ISBN 1559370793
^ "kau.edu" (PDF). 16 Aralık 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 21 Aralık 2011.
^ Saleh, J.H. and Marais, Ken, “Highlights from the Early (and pre-) History of Reliability Engineering”, Reliability Engineering and System Safety, Volume 91, Issue 2, February 2006, Pages 249-256
^ Juran, Joseph and Gryna, Frank, Quality Control Handbook, Fourth Edition, McGraw-Hill, New York, 1988, p.24.3
^ Practical Reliability Engineering, P. O'Conner - 2012

[1] Institute of Electrical and Electronics Engineers (1990) IEEE Standard Computer Dictionary: A Compilation of IEEE Standard Computer Glossaries. New York, NY ISBN 1559370793

[2] "kau.edu" (PDF). 16 Aralık 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 21 Aralık 2011.

[3] Saleh, J.H. and Marais, Ken, “Highlights from the Early (and pre-) History of Reliability Engineering”, Reliability Engineering and System Safety, Volume 91, Issue 2, February 2006, Pages 249-256

[4] Juran, Joseph and Gryna, Frank, Quality Control Handbook, Fourth Edition, McGraw-Hill, New York, 1988, p.24.3

[5] Practical Reliability Engineering, P. O'Conner - 2012

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]