Servizi per la didattica
PORTALE DELLA DIDATTICA

Sperimentazione ed affidabilità delle costruzioni meccaniche

01NIUNE

A.A. 2020/21

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/14 6 D - A scelta dello studente A scelta dello studente
2018/19
Obiettivo dell'insegnamento è quello di fornire alcune conoscenze fondamentali per affrontare le problematiche della sperimentazione e dell'affidabilità dei componenti e dei sistemi meccanici all'interno dei processi di progettazione. In particolare vengono trattati le metodologie del "Design of Experiments", i concetti base della affidabilità dei componenti e dei sistemi meccanici, le tecniche di robust design con particolare riferimento ai problemi della qualità.
The subject aims at providing students with fundamental knowledge of the design of experiments and the reliability of mechanical components and systems within the design process. The main topics of the subject are the ‘Design of Experiments’ method, the basic topics related to the reliability and the robust design of mechanical systems, with special emphasis on quality related issues.
Capacità di impostare un piano sperimentale, conoscenza dei concetti e delle tecniche affidabilistiche, conoscenza delle metodologie sperimentali utilizzate nell'ambito della qualità
Knowledge of the main methods in the field of reliability and experimental methods . Ability in the definition an experimental plan; knowledge of the experimental methodologies used in the field of quality
Conoscenza della statistica elementare, dei principi di misure meccaniche e delle basi della progettazione meccanica.
Statistics (basic) , mechanical measurements, mechanical design basic.
Introduzione: le fasi della progettazione del prodotto: la sperimentazione all’interno della fase di progettazione. Richiami e integrazioni di statistica: Probabilità, parametri dei campioni e delle popolazioni. Distribuzioni: normale, lognormale, uniforme, di Weibull, esponenziale, binomiale, di Poisson. Algebra normale. Inferenza statistica, inferenza di distribuzioni normali e della distribuzione di Bernoulli. Regressione: metodo dei minimi quadrati, misure di correlazione, Intervalli di confidenza regressione lineare Carte di probabilità (normale, lognormale, Weibull). Intervalli di confidenza sulle carte di probabilità. Outlier Cenni sulla valutazione dei parametri delle distribuzioni e sulla regressione con il principio della massima verosimiglianza (maximum likelihood). Richiami di Misure meccaniche: definizione di misura, caratteristiche metrologiche degli strumenti di misura, accuratezza-precisione-giustezza, errori e incertezza, valutazione dell'incertezza, compatibilità delle misure Affidabilità: Definizione e calcolo dell’affidabilità nel caso statico. probabilistic design Affidabilità e fattore tempo, tasso di guasto, MTTF, MTBF Affidabilità di sistemi in serie, in parallelo e misti. Sistemi in stand by Strumenti per l’affidabilità: Diagrammi di Pareto, FTA, FMEA, FMECA Prove per la verifica dell’affidabilità: tipologie campioni, analisi di Weibull, distribuzioni miste Sudden Death, Success run Prove accelerate qualitative e quantitative, aumento di frequenza, overstress; modelli di Arrhenius, Eyring, IPL, T-NT, Prove con numero di elementi ridotti: staircase e piani a tempo prolungato Design of experiments: Test di ipotesi, confronti fra due set di dati. Analisi della varianza a un fattore. Analisi della varianza a due fattori con e senza ripetizioni Piani sperimentali classici e fattoriali, modello matematico calcolo degli effetti, Piani sperimentali fattoriali, tavole di Yates, ortogonalità. Piani fattoriali ridotti, confounding. Piani fattoriali a blocchi. Cenno sulla metodologia delle superfici di risposta Qualità dei prodotti: Definizione di qualità, Indice di Capacità di processo, Quality Loss Function, Tolleranze, fattore di sicurezza economico Strategie per il miglioramento della qualità, Diagramma P, Concept, parameter e tolerance design, Robust design. ANOM, analisi di sensibilità. Critica al metodo, l’esperimento di controllo. Strumenti per la gestione e la valutazione della qualità e dell’affidabilità e l'analisi delle cause reali (root cause analysis): Check list, Diagrammi di Pareto, Brainstorming, 5Whys, Diagrammi fishbone, FMEA, FMECA, FTA. Cenni alla metodologia six sigma.
Recalls and integration of basic statistic: probability; population and sample parameters. Distribution: normal, lognormal, uniform, t-student, chi2, Weibull, exponential, Bernoulli, Poisson. Normal algebra. Statistical Inference: confidence bounds. Mean and variance inference; inference of Bernoulli distribution. Regression: Least squares method, correlation index; maximum likelihood method; MLL confidence bounds. Probability plots. Outliers. Estimation of the distribution parameters and regression by the maximum likelihood method Confidence bounds. Recalls of mechanical measurements: definition, metrological characteristics of measuring instruments, accuracy-precision-trueness, errors and uncertainty, evaluation of uncertainty, compatibility of measures Reliability: definition. Static probabilistic design, Time depending reliability: failure rate function, MTTF, MTBF System reliability: series, parallel, , stand-by, mixed and k out of n configurations. Reliability evaluation test: type of data (complete, censored, truncated, incomplete): Weibull analysis; failure rate analysis; mixed Weibull analysis. Sudden Death test. Success run test Qualitative and quantitative accelerated tests; elephant test, rate acceleration, overstress. Arrhenius, Eyring, IPL, T-NT models. Test with reduced sample; staircase. Design of experiments: Hypothesis test; Comparison between two sample (parametric and non-parametric tests); 1 way ANOVA, 2 way ANOVA without and with replication. Classic and factorial experimental plans. Mathematical model and evaluation of effects. Factorial experimental plans; Yates tables. Orthogonality. Fractional plans. Confounding; Design and analysis. Block experimental design. Quality: Definition. Process Capability Index, Quality Loss Function, Tolerances, economical safety factor. Quality improvement, P Diagram, Concept, parameter e tollerance design, Robust design. ANOM, sensitivity analysis. Control experiment Assessment and management methodologies for reliability, quality and root cause analysis; Check list, Pareto Diagrams, Brainstorming, 5Whys, fishbone diagrams, FMEA, FMECA, FTA. Basic ideas on six sigma methodology
L'insegnamento prevede lezioni in cui vengono illustrati gli argomenti del corso anche con esempi applicativi. Saranno proposti degli esercizi guidati sui temi trattati a lezione che saranno discussi durante le esercitazioni.
The subject consists of lectures in which the topics of the course are also illustrated with application examples. Practical examples will be provided to the students; these examples will be discussed during the tutorials.
Appunti forniti dal docente Testi per approfondimenti: - G. Belingardi, “Strumenti statistici per la meccanica sperimentale e l’affidabilità”- Levrotto & Bella, 1997 - C. Lipson, N. Sheth, “Statistical Design and Analysis of Engineering Experiments”, McGraw-Hill, 1973 - W.J. Dixon., F.J. Massey, “Introduction to statistical analysis”, Int. Student Edition, McGraw-Hill, 1985 - M. Vigier, “Pratique des plans d’expériences”, Les éditions d’organisation, Paris, 1988 - R. Levi, “Elementi di statistica sperimentale”, RTM, Vico Canavese, 1972 - G. Vicario, R. Levi “Calcolo delle probabilità e statistica per ingegneri”, Prog. Leonardo, Bologna, 1998 - G. Casella R.L. Berger “Statistical Inference”, Duxbury, 2002 - W. Nelson, Accelerated testing” John Willey & Son, New York,, 1990 - Carter A.D.S. - "Mechanical Reliability", Macmillan 1986 - Kampur K.C., Lamberson L.R. - "Reliability in engineering design", John Wiley 1977 - M.S. Phadke, “Quality engineering using Robust Design”, Prentice Hall, New Jersey 1989 - Genichi Taguchi, “Taguchi on robust technology development: bringing quality engineering upstream”, ASME Press, New York ,1993 - Genichi Taguchi, “Introduction to quality engineering: designing quality into products and processes”, Unipub, Dearborn, American Supplier Institute, White Plains, 1986 - Genichi Taguchi, “System of experimental design: engineering methods to optimize quality and minimize costs”,: Unipub Kraus ; Dearborne : American Supplier Institute, New York, 1987 - Link utili Manuale di statistica: www.dsa.unipr.it/soliani/soliani.html www.weibull.com (life data analysis, accelerated life testing, system analysis) www.freequality.org www.qualityamerica.com https://faculty.vassar.edu/lowry/webtext.html
Lecture notes in the subject website will be provided. Reference textbooks : G. Belingardi, "Strumenti statistici per la meccanica sperimentale e l’affidabilità"- Levrotto & Bella, 1997 C. Lipson, N. Sheth, "Statistical Design and Analysis of Engineering Experiments", McGraw-Hill, 1973 W.J. Dixon., F.J. Massey, "Introduction to statistical analysis", Int. Student Edition, McGraw-Hill, 1985 M. Vigier, "Pratique des plans d’expériences", Les éditions d’organisation, Paris, 1988 R. Levi, "Elementi di statistica sperimentale", RTM, Vico Canavese, 1972 M.S. Phadke, "Quality engineering using Robust Design", Prentice Hall, New Jersey 1989 Genichi Taguchi, "Taguchi on robust technology development: bringing quality engineering upstream", ASME Press, New York, 1993 Genichi Taguchi, "Introduction to quality engineering: designing quality into products and processes", Unipub, Dearborn, American Supplier Institute, White Plains, 1986 Genichi Taguchi, "System of experimental design: engineering methods to optimize quality and minimize costs",: Unipub Kraus ; Dearborne : American Supplier Institute, New York, 1987 W. Nelson, Accelerated testing" John Willey & Son, New York, 1990 Carter A.D.S. - "Mechanical Reliability", Macmillan 1986 Kampur K.C., Lamberson L.R. - "Reliability in engineering design", John Wiley, 1977 Useful links: Manuale di statistica: www.dsa.unipr.it/soliani/soliani.html www.weibull.com (life data analysis, accelerated life testing, system analysis) www.freequality.org www.qualityamerica.com
Modalità di esame: prova orale obbligatoria;
L'esame consiste in una prova orale, con tre domande di durata compresa fra 30 e 45 minuti, tesa ad accertare la capacità di individuare le metodologie appropriate e utilizzare correttamente gli strumenti statistici per la valutazione della qualità e dell'affidabilità dei prodotti e per il miglioramento della qualità dei prodotti e dei processi. La valutazione considera la capacità di individuare le metodologie appropriate per risolvere i problemi posti e la capacità di applicare correttamente gli strumenti illustrati a lezione.
Exam: compulsory oral exam;
Exam consist in a Oral test with three questions, lasting between 30 and 45 minutes, aimed at assessing the ability to identify the appropriate methodologies and the correct use of the statistical tools for the assessment of the quality and reliability of the products and to improve the quality of products and processes. The evaluation considers the ability to identify the appropriate methodologies to solve the posed problems and the ability to correctly apply the tools illustrated in class.


© Politecnico di Torino
Corso Duca degli Abruzzi, 24 - 10129 Torino, ITALY
m@il