50008 - AFFIDABILITA' E SICUREZZA DELLE COSTRUZIONI MECCANICHE

Scheda insegnamento

  • Docente Cristiano Fragassa

  • Crediti formativi 6

  • SSD ING-IND/14

  • Modalità didattica Convenzionale - Lezioni in presenza

  • Lingua di insegnamento Italiano

  • Orario delle lezioni dal 17/09/2018 al 18/12/2018

Anno Accademico 2018/2019

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente ha gli strumenti per poter affrontare e risolvere problematiche di affidabilità con particolare attenzione alle specificità che sono insite nella costruzione dei sistemi meccanici. Nell'ambito del corso vengono forniti alcuni strumenti e metodi per poter valutare l'affidabilità dei componenti e dei sistemi meccanici: strumenti e metodi basati sul calcolo probabilistico e statistico, strumenti e metodi per il controllo statistico della qualità dei prodotti e dei processi, strumenti e metodi per lo studio e l'analisi probabilistica e stocastica dei componenti meccanici e la modellazione dei loro modi di guasto, strumenti per l'analisi affidabilistica dei sistemi meccanici e meccattronici complessi tenendo conto degli eventuali interventi di manutenzione.

Programma/Contenuti

Cosa è l'affidabilità: come si definisce e come si calcola. I concetti di MTTF (Mean Time To Failure), MTBF (Mean Time Between Failures), rateo di guasti. Calcolo dell'affidabilità a partire dal rateo di guasto. Le funzioni di probabilità cumulata di danno e di densità di probabilità. Probabilità di guasto e affidabilità condizionate. Calcolo di affidabilità, probabilità, MTTF e rateo di guasti per sistemi in serie e in parallelo. Sistemi in serie-parallelo. Distribuzione probabilistica binomiale e probabilità cumulata. Sistemi in ridondanza k su n: calcolo dell'affidabilità e del MTTF. Elaborazione della formula per il calcolo del MTTF nel caso di n blocchi in completa ridondanza. Sistemi in ridondanza con stand-by. Sistemi complessi: generalità, metodi della decomposizione (o del key-item) e dell'enumerazione: applicazione ad un caso pratico. Le minimal path sets e le minimal cut sets: determinazione dei limiti inferiore e superore di affidabilità.

Gli alberi logici nelle analisi affidabilistiche. L'albero dei guasti (FTA): generalità, connettori logici, simbolistica. Illustrazione di alberi dei guasti con riferimento a incidenti realmente accaduti. Legame fra albero dei guasti e minimal cut sets. L'albero degli eventi (ET). Cenni ai diagrammi a lisca di pesce di Hishikawa. Risoluzione di esercizi numerici.

La FMEA (Failure Mode and Effect Analysis): definizione, generalità, finalità, composizione del team di lavoro. Determinazione del Risk Priority Number (Coefficiente di priorità di rischio, RPN).

La FMECA (Failure Mode and Effect Criticality Analysis) secondo lo Standard Militare MIL-STD-1629A: definizione dell'indice di severità di guasto, della probabilità di occorrenza, della matrice di criticità, dell'indice di criticità per le singole modalità di guasto e per i componenti, determinazione dei ranking di criticità per classe di severità. 

Esercitazioni pratiche e Case Studies su:

  • Determinazione del rateo di guasto in base all'analisi statistica di una vasta popolazione di dati sperimentali.
  • Esecuzione ed applicazioni industriali della FTA
  • Esecuzione ed applicazioni industriali della FMECA.

Testi/Bibliografia

Il docente fornisce durante in corso tutto il materiale necessario alla preparazione dell'esame in forma di dispense. Mette a disposizione le presentazioni mostrate a lezione ed i fogli di calcolo utilizzati a lezione. Fornisce inoltre almeno un esempio dei vari esercizi che potrebbero essere presenti durante l'esame. Di norma, non è quindi richiesto ulteriore materiale.

A titolo di eventuale approfondimento, si suggeriscono testi quali:

A. Freddi, Imparare a progettare. Principi e metodi del progetto concettuale per lo sviluppo della creatività industriale, Pitagora Editrice, 2005, ISBN: 8837115121

 S. Beretta, Affidabilità delle costruzioni meccaniche, Springer, 2008, ISBN: 978-88-470-1078-9

P.D. Berger, R.E. Maurer, Experimental design with applications in management, engineering and the sciences, Duxbury Press, Belmont, CA, 2002, ISBN: 0-534-35822-5

R.C. Michelini, R.P. Razzoli, Affidabilità e sicurezza del manufatto industriale. La progettazione integrata per lo sviluppo sostenibile, Editrice Tecniche Nuove, 2000, ISBN: 8848110851

Metodi didattici

Lezioni alla lavagna con proiezione di slide. Esercitazione di gruppo. Esercitazioni individuali.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame consta di una prova scritta ed una orale, da sostenere nello stesso giorno. Entrambe le prove devono essere superate con successo per arrivare a definire un voto finale.

I 6 appelli previsti saranno effettuati 3 nell'appello invernale, subito dopo il corso, 2 nell'appello estivo, 1 nell'appello autunnale. Ciascun appello è intervallato da non meno di 2 settimane. Non sono previsti appelli aggiuntivi. Si segnala che i primi 2 appelli risultano di solito molto affollati.

Lo scritto, della durata media di due ore, comprende solitamente la risoluzione di uno o più esercizi numerici su uno o più argomenti del corso. In particolare, le tematiche più frequenti sono relative: Analisi dei Dati di Guasto, Analisi Affidabilità di Sistemi, Analisi Inferenziali (mediante Carte Normali). Esercizi identici vengono proposti all'interno del corso e sono comunque disponibili tra il materiale fornito. Di conseguenza, per superare lo scritto è necessario saper almeno impostare correttamente tutti gli esercizi forniti. Durante la prova è possibile consultare libri, appunti o altro materiale didattico/informativo (ma non i colleghi). si rende spesso necessaria una calcolatrice per accelerare calcoli piuttosto semplici.

La correzione dello scritto avviene durante l'orale, momento nel quale lo studente che lo desidera può motivare le assunzioni scelte per la risoluzione dello stesso o spiegare eventuali errori.

L'orale verte su non meno di 3 domande di teoria relative ai soli argomenti trattati nel corso dal docente (e non relativi ad eventuali seminari), nonché sulle principali fasi del lavoro di gruppo (su applicazione di QFD, FMECA, FTA). Per agevolare la correzione, potrebbe essere richiesto di rispondere ad alcune delle domande in forma scritta.

Strumenti a supporto della didattica

Dispense fornite dal docente, che coprono l'intero programma.

Link ad altre eventuali informazioni

https://www.dropbox.com/sh/xxuv481s6iig1t7/AACiaxmvURakLjZeBCwJlfXsa?dl=0

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Cristiano Fragassa