pengukuran dan peningkatan kehandalan...
TRANSCRIPT
Pengukuran dan PeningkatanKehandalan Sistem
Pengukuran Kehandalan
Learning Outcomes
Pada akhir pertemuan ini, diharapkan mahasiswaakan mampu :
• Menguraikan proses perancangan kehandalansistem
3
KehandalanKemampuan suatu alatuntuk melaksanakansuatu fungsi yangdiperlukan (tanpakegagalan) dalamkeadaan yangditentukan untuk jangkawaktu tertentu
Outline Materi
• Faktor kehandalan• Fungsi kehandalan
5
Pengukuran Kehandalan• Ada empat faktor yang terkait dengan kehandalan
suatu peralatan yaitu :– Nilai kemunginan / Probabilitas– Performansi / Prestasi / kinerja / Unjuk kerja– Periode Waktu (time limit)– Kondisi Operasional
• Faktor-faktor diatas tak hanya ditujukan pada sistemberoperasi, tetapi juga pada saat sebelumnya yakni pada saatsistem berada dalam penyimpanan atau diangkut dari satulokasi ke lokasi yang lain
6
Probabilitas• Setiap peralatan / komponen pada suatu sistem
mempunyai probabilitas umur operasi yang berbeda.• Ada yang berumur panjang dan ada yang berumur
pendek.• Misalnya: probabilitas umur operasi suatu komponen
selama 100 jam kerja adalah 0,5, berarti ada 50komponen dari 100 komponen yang dapatdioperasikan selama 100 jam kerja.
7
Performansi / Prestasi / kinerja / Unjuk kerja
• Kehandalan suatu sistem ditunjukkan denganperformansi yang memuaskan dari sistem itudalam suatu periode waktu tertentu dan padakondisi operasi yang telah ditetapkan untuksistem itu.
• Dinyatakan dalam laju kerusakan / kegagalanf(t) failure density function
8
Periode Waktu (time limit)
• Kehandalan dinyatakan sebagai probabilitassukses dari suatu sistem,ditunjukkan dalamperiode waktu tertentu.
• Misalnya : waktu diantara dua kerusakan
9
Kondisi Operasional
• Merupakan faktor-faktor lingkungan operasidimana sistem akan digunakan.– Lokasi geografis– Kelembaban (humidity)– Getaran (vibration)– Ketinggian– Suhu ruang (Temperature)
10
Fungsi kehandalan (1)
• R(t) = Probabilitas sistem / produk akan suksesuntuk waktu tertentu (t)
• F(t) = Probabilitas sistem akan gagal dalamwaktu tertentu (t)
• Jika variabel acak t, memiliki laju kegagalanf(t), maka :
11
dttftFtRt
1
Fungsi kehandalan (2)
Jika waktu kegagalan dinyatakan dalam fungsilaju eksponensial
= Mean Life atau MTBF (Mean Time betweenFailure
= failure rate (laju kerusakan) = 1 / t = Periode waktue = 2.7183 (bilangan natural)
12
t
etf1
Fungsi kehandalan (3)
Fungsi kehandalan menjadi :
Karakteristik tidak harus sama, ada beberapafungsi distribusi probabilitas untukmenjelaskan kerusakan termasuk Binomial,Eksponensial, Normal, Poisson, Weibull,Rayleigh
13
tλ
1
eedtetRt
tt
Laju Kerusakan / failure rate(1)
simbol ( )• Laju dari kerusakan yang terjadi pada
interval waktu tertentu
14
operasijamTotal
kJumlahKerusakanLaju
erusakan
R(t)
f(t)λ(t)
f(t) = failure density function
R(t) = reliability systemSemakin kecil semakin baik dan semakin besar MTBF semakinbaik
Laju Kerusakan / failure rate(2)• Beberapa komponen mekanikal mempunyai distribusi
kerusakan menurut fungsi Weibull, sehinggareliability dinyatakan sbb :
F(t) = 1 – R(t)
15
m
t
tttR
0
0exp)(
t = waktu kerusakan
t0 = waktu dimana F(t) = 0
= parameter skala (karakteristik umur)
m = parameter bentuk slope dari graphic WeibullDistribution
Laju Kerusakan / failure rate(3)• Untuk kasus t0 = 0 dan m = 1, maka
Jadi sama dengan distribusi eksponensial ( = MTBF)
16
t
1mt
expt
expR(t)
MTBF (MTTF)
• Mean Time between Failure atau Mean Time ToFailure (MTTF)
• Waktu rata-rata sistem mengalami kegagalan• Umur sistem (mean life) simbol :
• Jika (laju eksponensial) maka :
17
0
)( dttRMTBFt R(t)
dtt
.MTBF0
11
-MTBF0 t
Kurva Nomograph
• Berguna untuk melihat secara cepat hubunganMTBF-laju kegagalan-nilai kehandalan-waktuoperasi
18
Peningkatan Kehandalan
20
Learning Outcomes
Pada akhir pertemuan ini, diharapkan mahasiswaakan mampu :
• Menguraikan proses perancangan kehandalansistem
21
Outline Materi
• Teknik Peningkatan KehandalanRedudancy SystemStand-by redudancyPartial Active RedudancyParalel redudancy SystemDerating
• Alokasi Kehandalan
22
Redudancy System (1)• Sistem redudancy ini masing-masing komponennya
terdiri dari sistem yang memiliki satu atau lebihkomponen paralel atau seluruh sistem ditempatkansecara paralel dengan satu atau lebih sistem yangsama
23
Redudancy System (2)• Stand-by redudancy
– Satu unit aktif dan sejumlah k unit dalam kondisi cadangan(cold standby)
– Jika unit aktif gagal bekerja, akan segera digantikan olehsistem cadangan
• Asumsi standby redudancy:– semua sistem unit identik dan bebas– Pengalihan saklar (switching) bekerja sempurna– Standby unit dalam kondisi bekerja baik– Unit yang gagal belum pernah diperbaiki– Laju kegagalan setiap unit konstant– Pada sistem ini berlaku distribusi Binomial Probability
24
Redudancy System (3)• Pada standby sistem ini berlaku distribusi
Poisson
Dimana :k adalah jumlah unit yang standby
Untuk mencari MTBF untuk sistem standby sbb:
!
)...
!3
)
!2
)1)(
k
ttttetR
kt
s
0
)( dttRMTBF
25
Redudancy System (4)• Untuk mencari MTBF akan dihasilkan sbb:
MTBF = (k+1) /
0 !
)...
!3
)
!2
)1 dt
k
tttteMTBF
kt
26
Redudancy System (5)• partial active redudancy system/ r-out of-m unit
networkSedikitnya sebanyak r unit dari m unit yang aktif harus
bekerja memuaskan pada suatu sistem yang handalPada sistem ini berlaku distribusi Binomial Probability
P(x)= Peluang secara tepat beroperasinya komponen xX = komponen sukses (tanpa kegagalan) dari n komponen
;!!
!;1)(
n
x xnx
nRRxP xnx
n
x
27
Teknik Derating (1)• Menggunakan komponen dibawah kondisi operasional yang
dipersyaratkan• Tujuan untuk memperpanjang dari umur komponen• Gambar berikut mengilustrasikan sebuah contoh kurva
derating untuk sebuah transistor.Kurva yang mirip tersediauntuk komponen lain.
• Dengan mengacu pada gambar, nilai maksimum penuhditunjukkan bersama dengan nilai derating yang ditampilkansebagai sebuah fungsi dari temperatur ambient. Denganmemberikan temperatur ambient yang diharapkan adalah75oF, dapat ditentukan nilai derated sebagai
28
Teknik Derating (2)
1.0
0.6
0o25 o75 o150
Diss
ipatio
n de
ratin
g
Temparature derating interval
RatedT ActualT MaxT
Normalized temperature.
Temparature ruang
Tn
4,0125
5025150
2575ax
ratedTmT
ratedTactualTnormalizedT
Kurva Derating untuk komponen transistor
29
Alokasi Kehandalan
• Kehandalan sistem dihitung mulai padaproses perancangan awal hingga tahapakhir dari sistem digunakan (phase out)
Analisis Kehandalan
1. Mendefinisikan apa yg dimaksud dengankegagalan.Contoh:– Mesin mati dan menyebabkan pesawat jatuh,
akan tetapi jika pesawat tidak jatuh apakah masihbisa disebut gagal?
– Jika listrik PLN mati dan diesel generator perluwaktu 30 detik, apakah masih bisa disebut gagal?
2. Perancangan peningkatan kehandalan
ATS : Automatic Transfer SwitchSTS : Static Transfer SwitchPDU : Panel Distribution Unit
Proposal Proyek
• Diagram Blok• Jelaskan bahwa perancangan dari diagram
blok dapat meningkatkan kehandalan sistem