Disponibilidad

En ingeniería de confiabilidad , el término disponibilidad tiene los siguientes significados:

• El grado en que un sistema , subsistema o equipo se encuentra en un estado operativo y listo para su uso al inicio de una misión, cuando esta se solicita en un momento desconocido, es decir, aleatorio.
• La probabilidad de que un elemento funcione satisfactoriamente en un momento dado cuando se utiliza bajo las condiciones indicadas en un entorno de soporte ideal.

Normalmente, los sistemas de alta disponibilidad se especifican como 99,98%, 99,999% o 99,9996%. Lo contrario, la indisponibilidad , es 1 menos la disponibilidad.

La representación más simple de la disponibilidad ( A ) es una relación entre el valor esperado del tiempo de actividad de un sistema y la suma de los valores esperados del tiempo de actividad y de inactividad (lo que da como resultado la "cantidad total de tiempo" C de la ventana de observación).

${\displaystyle A={\frac {E[\mathrm {tiempo de actividad} ]}{E[\mathrm {tiempo de actividad} ]+E[\mathrm {tiempo de inactividad} ]}}={\frac {E[\mathrm {tiempo de actividad} ]}{C}}}$

Otra ecuación para la disponibilidad ( A ) es una relación entre el tiempo medio hasta el fallo (MTTF) y el tiempo medio entre fallos (MTBF), o

${\displaystyle A={\frac {MTTF}{MTTF+MTTR}}={\frac {MTTF}{MTBF}}}$

Si definimos la función de estado${\displaystyle X(t)}$como

${\displaystyle X(t)={\begin{cases}1,&{\text{funciones del sistema en el tiempo }}t\\0,&{\text{mantenimiento}}\end{cases}}}$

Por lo tanto, la disponibilidad A ( t ) en el tiempo t  >  0 está representada por

${\displaystyle A(t)=\Pr[X(t)=1]=E[X(t)].\,}$

La disponibilidad promedio debe definirse en un intervalo de la recta real. Si consideramos una constante arbitraria${\displaystyle c>0}$, entonces la disponibilidad promedio se representa como

${\displaystyle A_{c}={\frac {1}{c}}\int _{0}^{c}A(t)\,dt.}$

La disponibilidad límite (o de estado estacionario) está representada por ^{[ 1 ].}

${\displaystyle A=\lim _{c\rightarrow \infty }A_{c}.}$

La limitación de la disponibilidad media también se define en un intervalo${\displaystyle [0,c]}$como,

${\displaystyle A_{\infty }=\lim _{c\rightarrow \infty }A_{c}=\lim _{c\rightarrow \infty }{\frac {1}{c}}\int _{0}^{c}A(t)\,dt,\quad c>0.}$

La disponibilidad es la probabilidad de que un elemento se encuentre en un estado operativo y listo para su uso al inicio de una misión, cuando esta se solicite en un momento aleatorio, y generalmente se define como el tiempo de actividad dividido por el tiempo total (tiempo de actividad más tiempo de inactividad).

Componentes en serie frente a componentes en paralelo

Supongamos que un componente de serie está compuesto por los componentes A, B y C. Entonces se aplica la siguiente fórmula:

Disponibilidad del componente de la serie = (disponibilidad del componente A) x (disponibilidad del componente B) x (disponibilidad del componente C) ^{[ 2 ] [ 3 ]}

Por lo tanto, la disponibilidad combinada de varios componentes en una serie siempre es menor que la disponibilidad de los componentes individuales.

Por otro lado, la siguiente fórmula se aplica a componentes en paralelo:

Disponibilidad de componentes en paralelo = 1 - (1 - disponibilidad del componente A) X (1 - disponibilidad del componente B) X (1 - disponibilidad del componente C) ^{[ 2 ] [ 3 ]}

Como corolario, si tienes N componentes en paralelo, cada uno con una disponibilidad X, entonces:

Disponibilidad de componentes en paralelo =${\displaystyle 1-(1-X)^{N}}$^{[ 3 ]}

El uso de componentes en paralelo puede aumentar exponencialmente la disponibilidad del sistema general. ^{[ 2 ]} Por ejemplo, si cada uno de sus hosts tiene solo un 50 % de disponibilidad, al usar 10 hosts en paralelo, puede lograr una disponibilidad del 99,9023 %. ^{[ 3 ]}

Tenga en cuenta que la redundancia no siempre conduce a una mayor disponibilidad. De hecho, la redundancia aumenta la complejidad, lo que a su vez reduce la disponibilidad. Según Marc Brooker, para aprovechar la redundancia, asegúrese de que: ^{[ 4 ]}

1. Usted logra una mejora neta positiva en la disponibilidad general de su sistema.
2. Sus componentes redundantes fallan de forma independiente.
3. Su sistema puede detectar de forma fiable componentes redundantes en buen estado.
4. Su sistema puede escalar de forma fiable tanto horizontal como verticalmente mediante componentes redundantes.

La disponibilidad está bien establecida en la literatura de modelado estocástico y mantenimiento óptimo . Barlow y Proschan [1975] definen la disponibilidad de un sistema reparable como "la probabilidad de que el sistema esté operando en un tiempo t específico". Blanchard [1998] da una definición cualitativa de disponibilidad como "una medida del grado de un sistema que está en estado operativo y comprometido al inicio de la misión cuando la misión es requerida en un punto de tiempo aleatorio desconocido". Esta definición proviene de la norma MIL-STD-721. Lie, Hwang y Tillman [1977] desarrollaron un estudio completo junto con una clasificación sistemática de la disponibilidad.

Las medidas de disponibilidad se clasifican según el intervalo de tiempo de interés o los mecanismos de tiempo de inactividad del sistema . Si el intervalo de tiempo de interés es la principal preocupación, consideramos la disponibilidad instantánea, límite, promedio y límite promedio. Las definiciones mencionadas se desarrollan en Barlow y Proschan [1975], Lie, Hwang y Tillman [1977] y Nachlas [1998]. La segunda clasificación principal para la disponibilidad depende de los diversos mecanismos de tiempo de inactividad, como la disponibilidad inherente, la disponibilidad alcanzada y la disponibilidad operativa. (Blanchard [1998], Lie, Hwang y Tillman [1977]). Mi [1998] presenta algunos resultados comparativos de disponibilidad considerando la disponibilidad inherente.

La disponibilidad considerada en el modelado de mantenimiento se puede encontrar en Barlow y Proschan [1975] para modelos de reemplazo, Fawzi y Hawkes [1991] para un sistema R-de-N con repuestos y reparaciones, Fawzi y Hawkes [1990] para un sistema en serie con reemplazo y reparación, Iyer [1992] para modelos de reparación imperfecta, Murdock [1995] para modelos de mantenimiento preventivo de reemplazo por antigüedad, Nachlas [1998, 1989] para modelos de mantenimiento preventivo, y Wang y Pham [1996] para modelos de mantenimiento imperfecto. Un libro reciente muy completo es el de Trivedi y Bobbio [2017].

El factor de disponibilidad se utiliza ampliamente en la ingeniería de centrales eléctricas . Por ejemplo, la North American Electric Reliability Corporation implementó el Sistema de Datos de Disponibilidad de Generación en 1982. ^{[ 8 ]}

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• Lista de atributos de calidad del sistema
• Nivel de viaje espurio
• Mantenimiento basado en condiciones
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•  Este artículo incorpora material de dominio público de la Norma Federal 1037C . Administración de Servicios Generales . Archivado del original el 22 de enero de 2022. (en apoyo de la norma MIL-STD-188 ).
• K. Trivedi y A. Bobbio, Ingeniería de confiabilidad y disponibilidad: modelado, análisis y aplicaciones , Cambridge University Press, 2017.

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