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Anno Accademico 2009/10
01IIWFQ
Sicurezza e affidabilità nel progetto dei sistemi aerospaziali
Corso di L. Specialistica in Ingegneria Aerospaziale - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Corpino Sabrina ORARIO RICEVIMENTO A2 ING-IND/05 40 16 0 0 5
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/05 5 B - Caratterizzanti Ingegneria aerospaziale ed astronautica
Obiettivi dell'insegnamento
Nel processo formativo dell'ingegnere aerospaziale il corso di Sicurezza e Affidabilità nel progetto dei Sistemi Aerospaziali si propone di introdurre gli allievi a quelle discipline 'trasversali' quali la Sicurezza e l'Affidabilità dei sistemi che trovano applicazione nei più svariati campi dell'ingegneria. Accanto ad esse, verranno trattate anche quelle caratteristiche, spesso dette 'logistiche' o '-ilities', che sono strettamente legate alla Affidabilità e alla Sicurezza, quali la manutenibilità, la disponibilità, l'efficacia del sistema. L'accento sarà posto sullo studio dello sviluppo di tali caratteristiche durante tutto il ciclo di vita del prodotto aerospaziale, con enfasi alla determinazione e al controllo delle suddette grandezze durante il progetto. Verranno presentati i metodi per la determinazione dei requisiti di Affidabilità e Sicurezza e si studieranno le metodologie per la loro integrazione nel progetto del sistema aerospaziale. Si analizzeranno i legami e le influenze reciproche fra le diverse grandezze oggetto del corso, e si scoprirà come, con un progetto opportuno, si possa perseguire un elevato livello di affidabilità, sicurezza, disponibilità e dunque efficacia globale del sistema. A tal proposito, si tratterà anche del ruolo della manutenzione durante la vita operativa del prodotto aerospaziale e della sua progettazione. Si forniranno infine le conoscenze base sui moderni strumenti e tecnologie utilizzati per lo studio avanzato delle caratteristiche sopra menzionate e di larga applicazione nell'industria aerospaziale. L'obiettivo finale è quello di far comprendere innanzitutto l'importanza che l'affidabilità e la sicurezza rivestono nel progetto e nella vita di un sistema complesso, nonché di fornire gli strumenti necessari per futuri approfondimenti e applicazioni nel campo.
Competenze attese
Comprensione dell'importanza che l'affidabilità e la sicurezza rivestono nel progetto e nella vita dei sistemi complessi e tecnologicamente avanzati come quelli aeronautici e spaziali, nonché l'acquisizione degli strumenti necessari per eventuali futuri approfondimenti e applicazioni in campo industriale.
Prerequisiti
Conoscenza generale della matematica e dei sistemi aerospaziali.
Programma
Introduzione al corso. Regole d'esame. Presentazione del programma. Campi di applicabilità dei concetti di sicurezza e affidabilità. Applicazione ai sistemi aerospaziali.
La logistica nel ciclo di vita del prodotto aerospaziale. Strumenti operativi della logistica. I termini della logistica: affidabilità, sicurezza, manutenibilità, manutenzione, disponibilità, fattore umano, efficacia di sistema. Definizione di affidabilità. Classificazione dei guasti in base alle conseguenze. Tipi di affidabilità: logistica, alla partenza, e di missione. La sicurezza: definizione quantitativa.
Richiami di statistica e teoria delle probabilità. Definizione di probabilità: oggettiva, soggettiva e assiomatica. Livello di confidenza in una misura statistica. Regole e teoremi della teoria delle probabilità. Definizione di variabile aleatoria, funzione di ripartizione e funzione di distribuzione. Tipi di distribuzioni: discrete e continue. Le funzioni di distribuzione di probabilità più usate negli studi e nelle applicazioni di affidabilità: funzione binomiale, funzione di Poisson, funzione normale, funzione log-normale, e funzione gamma. Caratteristiche delle funzioni di distribuzione di densità di probabilità.
Tipologie di guasto. I guasti di vecchiaia o usura. Distribuzione dei guasti per vecchiaia e affidabilità. Funzione di tasso di guasto d'usura. I guasti casuali o accidentali: cosa sono? a cosa sono dovuti? Distribuzione dei guasti casuali e affidabilità. Tasso di guasto accidentale. Combinazione dei guasti: i guasti qualsiasi. Distribuzione di densità di probabilità di accadimento dei guasti qualsiasi, affidabilità e tasso di guasto per guasti qualsiasi. Il diagramma 'a vasca da bagno'. Tipologie di guasto di un sistema complesso. Esempio numerico. Il modello di Weibull. Indici quantitativi per misurare l'affidabilità. Il tasso di guasto e il tempo medio fra due rotture successive (MTBF).
Calcolo dell'affidabilità e sicurezza dei sistemi. Definizione del reliability block diagram - RBD. Modello serie, parallelo e misto. Modello binomiale. Modelli stand-by: componente di riserva uguale e componente diverso rispetto al normalmente operativo. Modello per missioni pluri-fase e modello per sistemi pluri-missione. Prontezza operativa di un sistema.
Progettazione di Affidabilità e Sicurezza. Sviluppo dell'affidabilità in progetto. Allocazione del requisito affidabilistico e metodologie. Sviluppo e studio della Sicurezza in progetto. Tecniche di analisi del rischio del sistema. Failure Modes and Effects Analysis (FMEA). Fault Tree Analysis (FTA). Quantitative Risk Assessment (QRA). Zonal Analysis. Progettazione della sicurezza. Previsione dei valori di affidabilità: metodi teorici ed empirici. Raccolta dati e prove di affidabilità. Miglioramento dell'affidabilità. Modello di Douane. Aspetti organizzativi del programma di affidabilità.
Disponibilità di un sistema. Parametri di progetto che influenzano la disponibilità. La manutenibilità: definizione e progettazione. Indici di misura della manutenibilità. Misure di disponibilità. La manutenzione di un sistema. Tipi di manutenzione: correttiva, preventiva e predittiva. I livelli di manutenzione. Politiche di riparazione e struttura modulare dei sistemi e degli equipaggiamenti. Il piano di manutenzione. Logiche decisionali. RCM: reliability centred maintenance. Analisi dei task manutentivi (MTA). Miglioramento della manutenibilità: riduzione del tempo necessario per la manutenzione. Analisi delle fasi del task manutentivo e ottimizzazione delle singole fasi. Individuazione del guasto. L'accessibilità al sistema. Rimozione e sostituzione dell'equipaggiamento. Parametri chiave della manutenzione e programma di manutenzione. Il fattore umano. Cenni di ergonomia e studio dell'interfaccia uomo-macchina. Applicazione di tecnologie di virtual reality.
Interventi docenti esterni.
Laboratori e/o esercitazioni
Durante il corso vengono proposte diverse esercitazioni sui seguenti argomenti:
' Applicazione numerica dei modelli di guasto.
' Applicazione di modelli di affidabilità.
' FMECA di sistema robotico.
' FTA di sistema robotico.
' FTA di sistema di generazione elettrica a bordo velivolo.
' FMECA e FTA di un semplice sistema spaziale.
Controlli dell'apprendimento / Modalità d'esame
L'esame di Sicurezza e Affidabilità nel progetto dei Sistemi Aerospaziali consiste di due prove, entrambe obbligatorie e da sostenersi nel medesimo appello.
' Prima prova: test scritto comprendente domande a risposta multipla, domanda/e a risposta aperta e esercizio/i. Il punteggio massimo è 30/30. Per accedere alla seconda prova d'esame è necessario aver superato la prima prova con un voto ≥ 18/30.
' Seconda prova: colloquio orale sugli argomenti trattati durante il corso in aula, e comprendente oltre le lezioni, anche le esercitazioni, le eventuali testimonianze aziendali e le visite. Il punteggio massimo è 30/30.
Per superare l'esame si deve aver ottenuto la sufficienza (voto ≥ 18/30) in entrambe le prove, sia scritta sia orale. Il voto finale sarà dato dalla media aritmetica dei voti delle due prove
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2009/10
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