B024405 - DIAGNOSTICA E SICUREZZA DEI SISTEMI

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Concetti e tecniche RAMS (Reliability, Availability, Maintainability, Safety), metodologie di valutazione del rischio/sicurezza, calcolo di SIL. Presentazione di tecniche nel contesto industriale e applicazioni. Diagnostica di componenti e sistemi. Caratterizzazione di componenti e sistemi mediante prove di laboratorio, gestione della strumentazione e l’analisi dei risultati. Sono proposti i metodi di indagine per la valutazione dei meccanismi di guasto in ambito elettrico-elettronico.

Particolarmente consigliati gli appunti del corso aggiornati al presente a.a.

Inoltre:

M.Lazzaroni, L.Cristaldi, L.Peretto, P.Rinaldi, M.Catelani “Reliability Engineering – Basic Concepts and Applications in ICT”, Springer 2011 – Caps. 6-7-8

M.A.Levin, T.T.Kalal: Improving Product Reliability, J.Wiley, 2003

Marvin Rausand, System Reliability Theory: Models, Statistical Methods, and Applications, 2nd Edition, 2004

Montgomery, Runger and Hubele: Statistica per l’Ingegneria, Egea Edizioni, 2007

Riferimenti normative e Direttive comunitarie richiamate nel programma.

1. La prima parte (Disponibilità di sistema e analisi dei rischi/sicurezza) ha lo scopo di presentare e approfondire le tecniche di valutazione della disponibilità e RAMS in generale; i concetti e le tecniche di analisi del rischio e della sicurezza funzionale trattate in questa parte del programma forniscono allo studente gli strumenti operativi per una relativa valutazione su sistemi anche complessi.

2. La seconda parte del corso (Diagnostica) tratta la diagnosi di guasto di componenti e sistemi; vengono forniti cenni sulle principali tecniche ed il relativo utilizzo.

3. Nella parte riguardante la qualificazione (Qualificazione di componenti e sistemi) sono presentate le diverse tipologie di prova che possono essere fatte su componenti e sistemi con la finalità di valutarne le caratteristiche funzionali e le prestazioni di affidabilità, sia sul singolo elemento sia sui lotti di produzione; vengono richiamati i concetti di base di alcune tipologie di sensori impiegati nei sistemi di prova e vengono descritte le relative apparecchiature secondo quanto prescritto anche dalla normativa di riferimento. In questo capitolo vengono dati anche alcuni concetti di Failure analisys e vengono presentati alcuni strumenti di indagine. Questa parte termina con i concetti di base dell’inferenza statistica, la definizione di stimatore e sue proprietà nonché l’applicazione ai parametri di affidabilità.

Nessuno.

Lezioni frontali ed esercitazioni sugli argomenti trattati, comprensive di seminari integrativi in collaborazione con Aziende e presentazione di casi studio in ambito industriale.

Per sostenere la prova è richiesta l'iscrizione on-line. La lista viene chiusa due giorni prima della data di appello; non si accettano iscrizioni a lista chiusa e a calendario di esame predisposto.

Prova orale volta ad accertare le competenze teoriche sugli argomenti trattati e discussione della relazione di laboratorio. Si valuterà la competenza nell'analisi dei parametri RAMS di sistemi complessi.

1.DISPONIBILITÀ DI SISTEMA E ANALISI DEI RISCHI/SICUREZZA
Richiami su affidabilità combinatoria e disponibilità/fidatezza di sistema. Modelli markoviani e markoviani omogenei; sistemi complessi: metodi dello spazio di eventi, dei tagli, delle unioni, della probabilità condizionata. Applicazioni.
Analisi dei rischi: concetto di rischio e relativa valutazione, il processo di gestione del rischio, curva e matrice dei rischi, esempi di indici di rischio, rischio accettabile e regione ALARP; metodi di analisi induttivi e deduttivi, tecniche FMEA/FMECA ed FTA (albero delle avarie), Preliminary Hazard Analysis (PHA), Hazard and Operability Analysis (HAZOP), albero degli eventi (ETA); applicazioni.
Analisi di sicurezza: introduzione alla sicurezza funzionale, i sistemi strumentati di sicurezza, concetto di SIL e relativa classificazione; norme CEI EN 61508 e CEI EN 61511 e differenze applicative, il safety lifecycle; sistema di gestione della sicurezza funzionale e sistema/funzioni strumentali di sicurezza (SIF); progettazione dei sistemi di sicurezza, definizione dei parametri qualitativi e quantitativi, metodi di assegnazione del SIL e relativa verifica.


2. DIAGNOSTICA
Concetti di guasto ed avaria e relativa classificazione; tecniche Fault Tolerant ed uso della ridondanza; introduzione alla diagnosi di guasto; gli effetti delle radiazioni su dispositivi aereonautici: tecniche di diagnosi e mitigazione; la diagnostica ed il ruolo della manutenzione.
Problematiche di diagnostica su sistemi complessi e benefici nell’implementazione di reti di monitoraggio guasti. Introduzione a sistemi embedded per il machine condition monitoring e la prognostica. Applicazioni.


3. QUALIFICAZIONE DI COMPONENTI E SISTEMI
Modi e meccanismi di guasto; comportamento materiali duttili e fragili; deformazioni elastiche e plastiche; fenomeni di diffusione: reticolare, per dislocazioni e per contorni granulari; interdiffusione ed elettromigrazione; modello di degradazione di Arrhenius; cariche elettrostatiche nei componenti elettronici: fenomeno e modelli di analisi.
Prove di laboratorio: definizione, profilo e severità di una prova; prove ambientali: norma CEI EN 60068; prove termiche, caldo-umido, vibrazione sinusoidale ed aleatoria; sensori di temperatura ed accelerometri: principio di funzionamento e criteri di scelta; attrezzature per prove: camera climatica e piatto vibrante; prove di qualifica, di affidabilità e di setacciatura (burn-in, ESS). Sistemi automatici di misura per la gestione delle prove.
Analisi del guasto: preparazione del campione e strumenti di indagine; microscopio elettronico a scansione (SEM): principio di funzionamento; analisi morfologiche per lo studio della fisica di guasto.
Campionamento e inferenza statistica; stimatori e relative proprietà; valutazioni di affidabilità di componente sui lotti di produzione.