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.

Capacità di impostare un piano sperimentale, conoscenza dei concetti e delle tecniche affidabilistiche, conoscenza delle metodologie sperimentali utilizzate nell'ambito della qualità

Conoscenza della statistica elementare, dei principi di misure meccaniche e delle basi della progettazione meccanica.

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).
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.
Cenni alla metodologia six sigma.

Sono previsti esercitazioni svolte in modo autonomo dagli allievi con il supporto del docente.

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
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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

L'esame consiste in una prova orale volta a valutare la capacità di applicare in modo corretto le metodologie statistiche presentate nell'ambito della sperimentazione, della valutazione dell'affidabilità e della qualità dei prodotti.