▼性能設計 + 機率設計

請參考可靠度工程與管理專題技術平台可靠度設計 = 性能設計 + 機率設計 - Powered by Discuz!

一般產品分為貨品(goods)、工程(construction)與服務(services)，因應個別應用的需求，對於可靠度需求與產品設計，自有其作法與工具。



可靠度技術的發展，起源於軍品(貨品的一種)的研發與製造，軍品又特別是著眼於電子產品，所發展的可靠度技術，主要沿襲傳統標準化與大量生產的概念，多以元件可靠度考量為主，例如可靠度配當、零件選擇與應用、減額定、可靠度預估、壽命試驗。



1995年世界貿易組織(WTO)的技術性貿易壁壘(或技術性貿易障礙)(TBT)協定實施以後，為符合區域性與全球化標準的設計理念，對於少量多樣的機械結構、以及土建工程結構物的設計建造，

必須有別於傳統的工作應力設計(working stress design)、容許應力設計(allowable stress design, ASD)、容許強度設計(allowable strength design, ASD)，

從系統與風險觀點切入，逐漸調整導入負載因子設計(load factor design, LFD)、以性能為基礎設計(performance based design, PBD)、極限狀態設計(limit state design, LSD)、載重與阻抗因子設計(load and resistance factor design, LRFD)、

以可靠度為基礎設計(reliability based design, RBD)等概念，這些都是機率設計的應用與發展。



由於結構與公共工程涉及安全議題，近年來國際間區域或國家多以發佈新概念的設計法規(design code)，作為推動可靠度與機率設計的法源基礎，例如：



•美國的AASHTO LRFD

•歐盟的Eurocode 7、8，EN 1990序列

•日本的Geo-code 21 (2005)





可靠度設計的第一步驟是性能設計，根據任務需要建立性能函數(performance function)，這個步驟也就是系統設計，切題或破題。

性能函數有人稱為功能函數，事實上功能(function)與性能(performance)兩個字是不同的，功能是物品能做什麼(whart)、性能則是指功能的程度(how much or how many)，亦有稱之為效能，在人資管理則常稱為績效。不過，一般人並不刻意區分功能與性能之間的差異，這對可靠度分析是會造成一些認知或程序上的困擾的。



第二步驟為決定極限狀態方程式(limit state equation)，也就是定義成功與失效準則，定義成功與失效的臨界點(線或面)。



第三步驟為機率設計，以機率理論取代過去定量安全係數的概念決定設計參數，這是一個重複的取捨決策過程，常用的解題方法有：



•一階二次矩可靠度法(first order reliability method, FORM)

•二階二次矩可靠度法(second order reliability method, SORM)

•方向模擬法(directional simulation method)

•蒙地卡羅模擬法(monte carlo simulation method)

•重要性抽樣模擬法(importance sampling simulation method)

•...



解題的工具已有許多現成軟體(如許博論文所提及)：



•NESSUS

•UNIPASS

•ProFES

•PROBAN

•CalREL

•FEBREL

•COMPASS

•COSSAN

•...







性能設計與機率設計技術在公共工程、地工及土木建築領域應用相關資料：

下載2009年公共工程委員會專案研究計畫報告《公共工程性能設計準則之研究》：http://www.google.com.tw/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CCEQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.pcc.gov.tw%2Fpccap2%2FFMGRfrontend%2FDownloadQuoteFile.do%3FfileCode%3DF2009100139&ei=9YKgUNO7GKvqmAWv7YGAAQ&usg=AFQjCNHNk1eJEif1xMQ3mYBicSheQO-v-w&sig2=HNKZSZ3ygiUQo2ONlpJiEQ



2009年公共工程委員會強調性能設計的重要性：《為提昇國際競爭力，公共工程將朝性能設計方向發展》

http://www.pcc.gov.tw/pccap2/BIZSfront/NewsContent.do?site=002&bid=BIZS_C00008240

 

 

 

 

 

 

請參考疑難雜症Q&A疑惑綜合討論區關於電腦系統的MTBF 計算方式與規則 - 睿地可靠度論壇（REDI Forum） - Powered by Discuz!





迷思：



•（固有）可靠度是「產品」的特性之一，是空間（能用＋好用＋耐用）的因與時間（可用＋久用）的緣所產生的果，由設計發展所主導。

生產製造只是將設計理想實現複製出來，對產品可靠度只會減分，不太可能有加大或補強的作用。



•不同批次產品的差異是（製造）品質問題，不是產品特性問題，是過程(製造過程：批次、製程參數、控制等）問題，是人間問題。



•檢測量到的資料（或數據）及其初步計算結果的資訊是證據之一，不是結論。

結論有賴人的知識與智慧判斷，（數學）模型是關鍵，可靠度是計算出來的，不是量測出來的，因此也是人間問題。



•預估、評估、推估產品可靠度，需要數據、參數、模型、...等的組合。在確定的分析問題範圍領域（群體）中，所有計算式的數值與結果，必須分出是屬於產品的，還是屬於過程的。

使用數據分析的術語，產品可靠度（偏差＋離差）為效度，樣本差異（誤差）及統計信心水準（風險）為信度。



•工程資料（或數據）分析首先要確認數據是否屬於問題的群體（離異值檢定），接著找出所有的誤差部分加以排除，讓本性（包括系統性偏差與隨機性離差）正確地表達出來，所以應該是加分的過程。

在研發階段預估可靠度，將所有可靠度作為（例如減額、安全裕度、複聯等）一項一項地增加到計算得到的可靠度（或其參數）數值，若是增加可靠度設計努力，結果算出來的可靠度是降低的，那麼先要檢討的是可靠度是怎麼算出來的，而不是檢討設計問題。

在生產製造階段評估或推論可靠度，同樣要去除原始數據中屬於製程差異、樣本誤差、計算模型誤差，剩下來的才是產品特性能力（離差程度）的本質。



•工程人員要有誠信正直的本性，在誤差最小的前提下客觀地找出正確的產品離差。至於管理決斷的風險問題，那是營經管理者的責任，除非你身兼經營管理決策者。可以想像，Telcordia 332新版預估手冊為何在假設失效率為伽瑪分布的前提下，只給失效率的平均值與標準差，不再像以前提供的失效率數據是65%信心水準的對應值。經營管理是一種藝術，其結果是人的主觀判斷。



心得：

1.產品的固有可靠度是由設計研發主導，是在能用＋好用＋可用＋久用的考慮下所完成。

2.生產製造將設計之初的理想實現出來，或多或少會降低產品可靠度。

3.檢驗人員檢測的資料可以當做是證據，不是結論，因此是可以事先預測計算的。

4.檢驗要定位於系統性思考，分別差亦是屬於產品的，還是屬於製造過程，還是屬於檢驗過程，還是屬於裝運過程的，客觀且詳細，減少差異及誤差，以提供經營者管理決策的風險分析。