Servizi per la didattica
PORTALE DELLA DIDATTICA

Reliability, safety and maintenance

01QYTMN, 01QYTJM, 01QYTLI, 01QYTLM, 01QYTLN, 01QYTLP, 01QYTLS, 01QYTLX, 01QYTLZ, 01QYTMA, 01QYTMB, 01QYTMC, 01QYTMH, 01QYTMK, 01QYTNX, 01QYTOA, 01QYTOD, 01QYTPC, 01QYTPI, 01QYTPL

A.A. 2019/20

Course Language

Italian

Course degree

1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Mechanical Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Automotive Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Computer Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Automotive Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Electronic And Communications Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Material Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Electrical Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Aerospace Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Biomedical Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Chemical And Food Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Civil Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Building Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Energy Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Electronic Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Computer Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Physical Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Cinema And Media Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Engineering And Management - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Engineering And Management - Torino

Course structure
Teaching Hours
Lezioni 43.5
Esercitazioni in aula 16.5
Teachers
Teacher Status SSD h.Les h.Ex h.Lab h.Tut Years teaching
Paolino Davide Salvatore   Professore Associato ING-IND/14 19.5 10.5 0 0 4
Teaching assistant
Espandi

Context
SSD CFU Activities Area context
ING-IND/14 6 D - A scelta dello studente A scelta dello studente
2018/19
L’affidabilità e la manutenzione sono tematiche che rispondono all’esigenza, più che mai attuale, di ridurre i rischi legati a possibili guasti dei prodotti e dei processi, migliorandone anche la qualità percepita. La conoscenza dei modelli di affidabilità, delle strategie di manutenzione e la capacità di applicare tali metodologie ai prodotti/processi consente di ridurre la numerosità dei guasti, garantire un adeguato livello di sicurezza, incrementare il tempo di funzionamento fra guasti successivi e minimizzare i costi di manutenzione, obiettivi principali delle tematiche affrontate. L’insegnamento sviluppa i due temi in modo da articolarli opportunamente tra loro con l’obiettivo di trasferire agli studenti le conoscenze di affidabilità e manutenzione dei componenti e dei sistemi e le abilità adeguate per la loro implementazione pratica ai prodotti e ai processi.
Reliability and maintenance are issues that meet the need, more than ever, to reduce the risks associated with possible failures of products and processes, improving the quality perceived. Understanding models of reliability, maintenance strategies and the ability to apply these methods to the products/processes can reduce the number of failures, ensure an adequate level of safety, increase the operating time between successive failures and minimize maintenance costs, the main goals of the issues addressed. This course develops the two issues in order to articulate appropriately them with the aim of transferring to the students the knowledge on reliability and maintenance of components and systems and the appropriate skills for their practical implementation to products and processes.
Allo studente saranno trasmesse le competenze di un analista di affidabilità e manutenzione, in grado di calcolare l’affidabilità di componenti/sistemi, sia non riparabili che riparabili, e di definire l’implementazione del più opportuno piano di manutenzione in termini di tempistiche, parametri di controllo e costi correlati. Nella parte relativa all’affidabilità, dove viene sviluppato lo studio dei processi di guasto e riparazione -sia delle linee produttive e dei suoi sottosistemi- ma anche dei beni prodotti in generale, saranno forniti gli strumenti per valutare l’affidabilità di componenti/sistemi e le tecniche per migliorare l’affidabilità così determinata sia con metodi analitici sia con tecniche ingegneristiche quali l’analisi dei modi di guasto (FMECA) e la costruzione e valutazione dell’albero dei guasti (FTA). Lo studio del processo di riparazione fornirà inoltre la capacità di valutare i tempi di fermo-macchina e la disponibilità del componente/sistema in un determinato istante di tempo. Nella parte relativa alla manutenzione, dove viene sviluppato lo studio delle diverse strategie di manutenzione (occasionale, preventiva, ispettiva) ovvero quali azioni sono necessarie per prevenire il guasto o per risolverlo quando esso si presenti, saranno forniti gli strumenti per valutare le relative funzioni di costo che si basano sulle grandezze affidabilistiche del componente/sistema in esame. Saranno fornite competenze per la scelta della strategia ottimale di manutenzione alla luce di metodologie applicative basate sulla valutazione di parametri normativi, di sicurezza, criteri tecnici ed economici. Sarà infine presentato l’aspetto sistemico della manutenzione produttiva e della sua evoluzione nella Total Productive Maintenance (TPM).
To the student will be transmitted the skills of an analyst of reliability and maintenance, able to calculate the reliability of components/systems, both non-repairable that repairable, and to define the implementation of the more appropriate maintenance strategy in terms of timing, control parameters and related costs. In the part relating to reliability, where is developed the study of failure and repair processes -both of production lines and its subsystems- but also of general products, will be given tools to evaluate the component/system reliability and techniques to improve the so-computed reliability both by analytical methods and engineering techniques such as the Failure Mode Effects and Criticality Analysis (FMECA) and the Fault Tree Analysis (FTA). The study of the repair process will also provide the capability to evaluate the machine down time and the component/system availability at a given instant of time. In the part relating to maintenance, where it is developed the study of the different maintenance strategies (by fault, preventive, inspective) or what actions are necessary to prevent the failure or to solve it when it is present, will be given tools to evaluate their cost functions that are based on the component/system reliability variables under investigation. Skills for the correct choice of the optimal maintenance strategy in the light of application methods based on the evaluation of standard parameters, safety, technical and economic criteria will be provided. The systemic aspect of the productive maintenance and its evolution in the Total Productive Maintenance (TPM) will be finally presented.
Si consiglia di aver appreso e assimilato conoscenze e metodi di base di analisi matematica, statistica e fondamenti di meccanica strutturale ma non è richiesto il superamento degli esami di tali corsi. Sono utili anche conoscenze di meccanica applicata alle macchine, scienza e tecnologia dei materiali/tecnologia dei materiali metallici per l’Ingegneria e informatica.
It is advisable to have learned and assimilated knowledge and basic methods of mathematical analysis, statistics and fundamentals of structural mechanics but it is not required to have passed the exams of these courses. Useful is also knowledge of machine applied mechanics and science, technology of materials/technology of metallic materials for engineering and computer science.
Processo di guasto: tempo fino al guasto, affidabilità e probabilità di guasto, densità di probabilità di guasto, affidabilità d’intervallo, tempo medio fino al guasto, tasso di guasto, legge integrale generale tra le grandezze affidabilistiche. Modelli matematici dell’affidabilità: modello esponenziale, modello di Weibull, modello gaussiano. Sistemi non riparabili: serie, parallelo a guasti indipendenti, parallelo con riserva o stand-by (freddo e caldo, ideale e reale), con una unità vitale, modello generale a 3 stati di funzionamento. Processo di riparazione: tempo fino alla riparazione, manutenibilità (probabilità di riparazione), densità di probabilità di riparazione, tempo medio fino alla riparazione, tasso di riparazione. Sistemi riparabili: stati del sistema e grafo degli stati, variabili casuali e relative distribuzioni, Sistema Fondamentale di equazioni della teoria integrale dell’affidabilità e sua soluzione, tempo di funzionamento e tempo di guasto, tempo medio fino al k-esimo guasto, tempo medio tra i guasti (k-1)-esimo e k-esimo, grandezze affidabilistiche estese, numero medio dei guasti attesi, intensità istantanea dei guasti, disponibilità associata agli stati di funzionamento del sistema, disponibilità e indisponibilità di componenti/sistemi rinnovabili. Metodi ingegneristici di analisi di sistemi complessi: Failure Mode Effect and Criticality Analysis (FMECA), determinazione del Risk Priority Number (Coefficiente di priorità di rischio, RPN), matrice delle criticità, Fault Tree Analysis (FTA), riduzione all’albero dei guasti equivalente (analisi qualitativa) e successiva valutazione delle grandezze affidabilistiche d’interesse (analisi quantitativa). Piano di Design Of Experiments (DOE) a due fattori: concetto di interazione, modello statistico, analisi della varianza (ANOVA) a due fattori. Piano fattoriale a due livelli e due fattori: la notazione di Yates per indicare le combinazioni di trattamenti. Calcolo degli effetti principali e di interazione: approccio grafico e tabella dei segni. Piano fattoriale frazionario. Il metodo di Taguchi: introduzione e generalità. Introduzione alla manutenzione: origini e definizioni, attività e figure professionali coinvolte, organigrammi manutentivi, ruolo della manutenzione. Strategie di manutenzione: classificazioni dei tipi di manutenzione, manutenzione occasionale, manutenzione preventiva, manutenzione ispettiva, funzioni di costo e tempo ottimale di cadenza degli interventi, metodologie per la scelta della strategia di manutenzione, manutenzione produttiva e sua evoluzione nella Total Productive Maintenance.
Failure process: Time To Failure, reliability and failure probability, density of failure probability, reliability of interval, Mean Time To Failure, failure rate, general integral law between reliability variables. Mathematical reliability models: exponential model, Weibull model, Gaussian model. Non-repairable systems: series, parallel with independent failures, stand-by (cold and hot, ideal and real), general model with 3-operating states. Repair process: Time To Repair, maintainability, density of repair probability, Mean Time To Repair, repair rate. Repairable systems: states of the system and graph of the states, random variables and related distributions, Fundamental System of integral equations of reliability and its solution, Up Time and Down Time, Mean Time To k-th Failure, Mean Time Between (k-1)-th e k-th failures, reliability extended variables, average number of expected failures, instantaneous intensity of failures, availability associated to the up-states of the system, availability and unavailability of renewable components/systems. Engineering methods for complex system analysis: Failure Mode Effects and Criticality Analysis (FMECA), determination of the Risk Priority Number (coefficient of risk priorities, RPN), criticality matrix, Fault Tree Analysis (FTA), reduction to the equivalent fault tree (qualitative analysis) and subsequent evaluation of reliability variables of interest (quantitative analysis). Design Of Experiments (DOE) plan on two factors: concept of interaction, statistical model, analysis of variance (ANOVA) with two factors. Factorial Plan on two levels and two factors: Yates notation for indicating combinations of treatments. Calculation of main effects and interaction: graphical approach and scores table. Fractional factorial plane. The Taguchi method: introduction and general information. Maintenance introduction: origins and definitions, activities and professional figures involved, maintenance organization charts, maintenance role. Maintenance strategies: classification of maintenance types, failure maintenance, preventive maintenance, inspective maintenance, cost functions and optimal time cadence of interventions, methodologies for the selection of the maintenance strategy, productive maintenance and its evolution in the Total Productive Maintenance.
Il corso prevede 40 ore di lezione e 20 ore di esercitazione e casi studio che consistono in esercizi e problemi pratici analizzati e risolti in applicazione dei concetti trattati a lezione. Scopo delle esercitazioni è migliorare la comprensione della teoria e fornire agli studenti indicazioni sull'ordine di grandezza dei principali parametri; a tal fine, gli studenti sono invitati a preparare brevi relazioni su casi studio analizzati.
The course includes 40 hours of lecture and 20 hours of practice and case studies that consist in exercises and practical problems analysed and solved in application of the concepts covered in the lectures. Aim of the practices is to improve understanding of theory and to provide students with the order of magnitude of the main parameters; to this end, students are advised to prepare short reports on the analysed case studies.
Sono disponibili sul Portale della Didattica le dispense riguardanti la parte teorica e il materiale didattico per le esercitazioni. Testi per approfondimenti: - G. Belingardi, Strumenti statistici per la meccanica sperimentale e l’affidabilità, Levrotto & Bella - S. Beretta, Affidabilità delle costruzioni meccaniche, Springer, ISBN: 978-88-470-1078-9 - Berger P.D., Maurer R.E., Experimental design with applications in management, engineering and the sciences, ISBN: 0-534-35822-5 - R. Manzini, A. Regattieri, Manutenzione dei Sistemi di Produzione, Esculapio, Bologna - L. Furlanetto, Manuale di Manutenzione degli Impianti Industriali e Servizi, Franco Angeli, Milano - V. D’Incognito, Progettare il Sistema Manutenzione, Franco Angeli, Milano
On the Course website the lectures handouts as well as texts, datasheets and didactic materials for exercises are available. Recommended other learning readings for more details are: - G. Belingardi, Strumenti statistici per la meccanica sperimentale e l’affidabilità, Levrotto & Bella - S. Beretta, Affidabilità delle costruzioni meccaniche, Springer, ISBN: 978-88-470-1078-9 - Berger P.D., Maurer R.E., Experimental design with applications in management, engineering and the sciences, ISBN: 0-534-35822-5 - R. Manzini, A. Regattieri, Manutenzione dei Sistemi di Produzione, Esculapio, Bologna - L. Furlanetto, Manuale di Manutenzione degli Impianti Industriali e Servizi, Franco Angeli, Milano - V. D’Incognito, Progettare il Sistema Manutenzione, Franco Angeli, Milano
Modalità di esame: prova scritta; prova orale facoltativa;
L’esame consiste in una prova scritta che comprende esercizi sia domande teoria poste in forma aperta (non a quiz). Si precisa che la prova scritta verte su tutto il programma delle lezioni e delle esercitazioni dell’anno accademico in corso. La prova scritta è articolata su un esercizio e due domande inerenti alla parte teorica. Obiettivo della prova d'esame è la verifica dell'apprendimento delle competenze acquisite durante il corso relativamente a: i) valutazione dell'affidabilità di sistemi riparabili; ii) applicazione delle tecniche di manutenzione; iii) progettazione dei piani sperimentali e successiva analisi dei risultati sperimentali. Durante la prova scritta non è possibile consultare appunti o altro materiale didattico; limitatamente allo svolgimento dell’esercizio è possibile consultare appunti e dispense del corso. La durata della prova scritta è di 2 ore. La prova scritta è considerata superata se lo studente consegue una votazione minima di 18/30. La definizione del voto finale dell’esame, con valutazione massima 30 lode, è subordinata alla visione della correzione della prova scritta da parte degli studenti nelle date previste in ciascun appello.
Exam: written test; optional oral exam;
The exam consists of a written examination both on exercises and theory questions; the theoretical questions are answered in an "open-ended form" (not as quiz answers). Please note that the written examination shall cover all the lecture and practice topics of the current academic year. The written test is composed of one practical problem and two questions related to the theory. Aim of the exam is to assess the knowledge of the topics taught during the course: i) evaluation of the reliability of repairable systems; ii) application of maintenance procedures; iii) design of experiments and analysis of experimental results. During the written test is not possible to consult notes or other didactic material; for the exercise part students can consult notes or other didactic material. The written test duration is 2 hours. The written test is passed with a minimum mark of 18/30. The definition of the final mark of the exam, with maximum mark 30L, is subjected to the student vision of the corrected tests on the date scheduled for each examination session.


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