Oplossingen · hoofdstuk 46Betrouwbaarheid en risico
Een veilige terugval begint bij faalwijzen, afhankelijkheden en aantoonbaar ingrijpen
Uitgewerkte oplossingen bij de 10 opdrachten van het werkboek. Voor de leerkracht, en voor wie zichzelf wil verbeteren nadat hij het eerst zelf probeerde.
Een storing wordt gecontroleerd geïnjecteerd en de werkelijke reactie gemeten.
Voor de leerkrachtDeze pagina bevat de antwoorden. Druk het werkboek af zonder deze pagina.
Oefenen
Oefenen
één stap, direct toepassen
46.1
Oorzaak, faalwijze, effect
Oefenen6Begrijpen25 min
Een kabelbreuk maakt een temperatuurwaarde leeg en de centrale planner reserveert verkeerd.
a
Scheid de drie begrippen en geef één detectie en beheersing.
Oorzaak: kabelbreuk. Faalwijze: ontbrekende meting. Effect: mogelijk verkeerd plan. Detectie: kwaliteit/schema/leeftijd; beheersing: geen nieuwe voorspelling uit een nulvervanging, status en lokale terugval. Toets dat beide echt optreden.
46.2
Serie en parallel
Oefenen6Rekenen25 min
Twee onafhankelijke paden hebben R1=0,98 en R2=0,97 voor dezelfde missie.
a
Bereken R als beide nodig zijn en als één voldoende is.
Serie=0,98×0,97=0,9506. Parallel=1−0,02×0,03=0,9994. Dit geldt alleen bij onafhankelijkheid en de beschreven functie. Omschakel- en gedeelde voedingsfouten zijn nog niet opgenomen.
46.3
MTBF en beschikbaarheid
Oefenen6Rekenen25 min
MTBF=10000 h, totale gemiddelde uitval=5 h; constante faalintensiteit.
a
Bereken beschikbaarheid en R voor een 100 h-missie.
A=10000/10005=0,99950025. λ=0,0001 h⁻¹; R(100)=exp(−0,01)=0,99004983. Hoog beschikbaar tijdsaandeel is niet hetzelfde als kans op geen storing tijdens een missie.
Toepassen
Toepassen
meerdere stappen, in een context
46.4
Foutenboom algebra
Toepassen7Rekenen25 min
T=(A OF B) EN C; qA=0,01,qB=0,02,qC=0,005; onafhankelijk.
a
Geef minimale snijverzamelingen en exacte topkans. Waarom is simpel optellen van snijsetkansen niet exact?
Minimale sets {A,C} en {B,C}. P(A OF B)=0,01+0,02−0,0002=0,0298; topkans=0,000149. Optellen geeft 0,00005+0,0001=0,00015, maar telt {A,B,C} dubbel. De overlap 0,01×0,02×0,005=0,000001 moet eraf.
46.5
FMEA met scoregrens
Toepassen7Analyseren25 min
Een ernstige hazard heeft S/O/D=5/1/1 en een hinderlijke storing 2/3/3.
a
Bereken RPN en geef een betere prioriteitsbeslissing dan ‘hoogste getal eerst’.
RPN's zijn 5 en 18. De tweede heeft een hoger product, maar de eerste ernst 5 vraagt eigen beheersing en aantoonbaar bewijs. Onderzoek onzekerheid, hazardgevolg en detectiepad. Ordinale producten zijn bespreekhulp, geen gevaar-kans of FIT. Sluit een ernstige faalwijze pas na bewijs van passende maatregel.
46.6
Gemeenschappelijke oorzaak simuleren
Toepassen7Programmeren50 min
Een redundant sensorpaar deelt voeding en kalibratiereferentie.
a
Breid een onafhankelijk model uit met een expliciet gedeeld event en vergelijk resultaten.
Trek eerst één gedeeld event per missie; als het optreedt falen beide. Anders trek onafhankelijke resterende events. Analytisch: R=(1−qc)[1−qi1qi2]. Gebruik alle kansen op dezelfde horizon, vergelijk Monte Carlo met formule en meld simulatiestandaardfout. qc en qi vragen externe data; de simulatie levert die niet.
Uitdagen
Uitdagen
transfer, open problemen, leerlijnen combineren
46.7
Klimaat-FMEA van Habitat
Uitdagen9Habitat95 min
Het station gebruikt centrale voorstellen, lokale regeling en een heateruitgang.
a
Werk minimaal zes faalwijzen uit met oorzaak, effect, detectie, beheersing, eigenaar en bewijs.
Neem ontbrekende en bevroren sensor, controllerhang, oud/replaybericht, SSR vast aan en gedeelde voeding. Voeg zo nodig bufferbias toe. Koppel ieder geval aan eis/test-ID, versie en resterende onzekerheid. Lokale actor-eigenaar, kwaliteit/tijdcontract en onafhankelijke onderbreking hebben verschillende taken. Vermeld dat de fysieke beveiliging nog bewijs vraagt als die niet getest is.
b
Maak de foutenboom voor een ernstig warmtescenario en markeer gedeelde oorzaken.
Definieer topgebeurtenis, tijd en modus. Een voorbeeld is (onveilig verzoek OF SSR kort) EN seriepad faalt. Onderzoek of het seriepad werkelijk de kortgesloten SSR stopt. Markeer gedeelde voeding, software, sensorreferentie en onderhoudsfout; modelleer ze eenmaal en claim geen onafhankelijkheid zonder onderbouwing.
Zo wordt dit beoordeeld
FMEA
Plausibele verschillende faalwijzen en eigenaars.
logica
Topgebeurtenis en fysieke poorten kloppen.
bewijs
Open aannamen en storingtoetsen traceerbaar.
46.8
Fail-safe in twee modi
Uitdagen9Ontwerpen25 min
Alles uit voorkomt heaterovertemperatuur, maar laat ventilatie wegvallen tijdens een luchtalarm.
a
Ontwerp modusafhankelijke terugval en een afgebakende proef.
Scheid heater- en luchtfuncties. Bij gevaarlijke warmte moet een onafhankelijk passend pad energie kunnen onderbreken. Bij luchtalarm blijft de vereiste ventilatie/alarmfunctie waar nodig gevoed en onder lokale eigenaar. Definieer voeding, detectie, foutstatus, herstel en prioriteit. Toets eerst veilig afgebakende laag-energiegevallen; de productieopstelling vraagt geschikte componenten en toepasselijk productbewijs. Eén algemene ‘alles uit’-regel dekt beide hazards niet.
46.9
Nul falen beoordelen
Uitdagen9Rekenen25 min
5000 apparaat-uren zonder storing; constant faalproces.
exp(−λT)=0,05 geeft λ95=−ln(0,05)/5000=0,000599146 h⁻¹. Ondergrens voor 1/λ is 1669,04 h. De proef bewijst geen MTBF van 100000 h, geen afwezigheid van verborgen hazard en geen constante intensiteit buiten het proefgebied. Modelleer omgeving en censurering correct.
46.10
Een risicoactie sluiten
Uitdagen9Labo60 min
De FMEA zegt ‘watchdog toegevoegd, risico opgelost’.
a
Formuleer het ontbrekende bewijs en een sluitingsbesluit met herstartproef.
Injecteer hang en timingoverschrijding, meet detectie/reset en echte uitgangstoestand. Toets opstart met oude commando's, ongeldig sensorveld en netwerkverlies. Controleer dat reset geen korte ongewenste uitgangspuls geeft. Bewaar versie, metingen en herstelprocedure; onderzoek gedeelde fouten die ook watchdog/beveiliging treffen. Sluit alleen de beschreven faalwijze wanneer haar eis aantoonbaar wordt gehaald.
