Dwi Andi Nurmantris III. Keandalan System outline 1.Konsep Kehandalan Sistem 2.Pengukuran Kehandalan Sistem 3.Peningkatan Kehandalan Sistem 1.Konsep Kehandalan Sistem Keandalan sistem Keandalan sistem : Kemampuan sebuah alat/sistem untuk melaksanakan suatu fungsi yang diperlukan (tanpa kegagalan) dalam keadaan yang ditentukan untuk jangka waktu tertentu Keandalan Tingkat KepercayaanSubjektif :- baik/bagus- dapat dipercayaObjektif :- secara teknis : dinyatakan dalam %contoh :keandalan = 0,99/1000 jamOperasi dengan memuaskan tanpakegagalan adalah 99% per 1000 jamProbabilitas :Kemungkinankeberhasilan operasidasar penentuan :Komponen dasar sistem lengkapWhy Reliability? Make the product more reliable : Selling feature Reduce returns Lower costs Enhance or maintain company reputation Comparisons with competition Pentingnya keandalan Meningkatnya kerumitan perangkat elektronika Meningkatnya jumlah komponen yang dipakai pada suatu sirkuit elektronika Mengurangi biaya kerugian Informasi untuk produk dimasa datang System Reliability Specification Hardware reliability probability a hardware component fails Software reliability probability a software component will produce an incorrect output software does not wear out Software failures are often design failures Operator reliability probability system user makes an error Keandalan perangkat Faktor yang menentukan keandalan perangkat : 1. Rancangan dan pengembangan Pemilihan komponen2. Proses Produksi Produsen komponen yang terpercaya Sistem pemeriksaan yang ketat Keterampilan SDM yang bagus Ruang perakitan yang bebas dari debu 3. Penyimpanan dan pengangkutan Waktu penyimpanan seminimum mungkin. Gudang dengan suhu dan kelembaban yang baik untuk mengurangi efek penuaan Kemasan dan pengangkutan bebas dari goncangan, tekanan, suhu,kelembaban dsb. 4. Operasi Persiapan sebaik mungkin dan kurangi kesalahan operator Kondisi Operasional Keandalan Sistem Faktor yang menentukan keandalan Sistem : o Ketersediaan komponen pendukung. o Ketahanan terhadap gangguan. o Kualitas pemeliharaan dan dukungan teknis. o Kualitas proses-proses dan prosedur pengelolaan. o Keamanan, integritas, dan ketersediaan data o Kemudahan pemeliharaan (maintainability) o Kemudahan perbaikan (servicability) Maximum Reliability levelReliabilityWith RepairsTimeNo RepairsAnother measure of reliability is availability (probability that the system provides its functions when needed). 10 Repairable and Non-Repairable Failure/kegagalan Kegagalan/Failure: Berakhirnya kemampuan sebuah alat untuk melaksanakan fungsinya yang diperlukan Tingkat Kegagalan (Failure Rate) : Jam Komponen JumlahKegagalan Jumlah=FR (C)FR(B)FR(A)FR(sistem)FR + + =Grafik Kegagalan Burn-in(kegagalan dini)masa gunakegagalan acakwaktukegagalan/keausanFRkegagalan diniGRAFIK FAILURE RATEKurva Bak MandiGrafik Kegagalancont Kegagalan Dini Kegagalan dini (burn in period) kegagalan yang terjadi pada periode pemanasan dapat disebabkan : kekurangan dalam pengendalian mutu, salah pemakaian dalam periode latihan operasi bagi petugas operasi. Kegagalan rancangan dalam pengembangan. Nilai kegagalan dini dari sistem elektronika antara beberapa bulan sampai beberapa tahun Kegagalan Acak (masa guna) Dalam periode masa guna (useful life) ini tingkat kegagalan sangat jarang dan dikatakan tetap Untuk Peralatan Telekomunikasi umumnya adalah sekitar 15 tahun-an. Teknik Keandalan terutama menyoroti masa guna ini mempertahankan agar tetap handal dalam waktu yang lama Periode Akhir (kegagalan/keausan) Periode ini dapat dikatakan periode dimana alat yang diamati sudah tidak dapat lagi dipergunakan atau sudah tidak dapat menguntungkan lagi. Kategori Konsekuensi Kegagalan I. Safe no effect on system II. Marginal failure will degrade system to some extent but will not cause major system damage or injury to personnel III. Critical failure will degrade system performance and/or cause personnel injury, and if immediate action is not taken, serious injuries or deaths to personnel and/or loss of system will occur IV. Catastrophic failure will produce severe system degradation causing loss of system and/or multiple deaths or injuries 2. Pengukuran Kehandalan Sistem MTTF, MTBF, dan MTTR MTTF (Mean Time to Failure): Waktu rata-rata sampai terjadinya kegagalan(Berlaku untuk barang-barang yang tidak dapat diperbaiki) MTBF (Mean Time Between Failure): Waktu rata-rata antar kegagalan(Berlaku untuk barang-barang yang dapat diperbaiki) MTTR (Mean Time to Repair):Waktu rata-rata yang dibutuhkan untuk perbaikan (Berlaku untuk barang-barang yang dapat diperbaiki) jamFR1MTTF =jam1m MTBF = == adalah tingkat kegagalan sistemMTTF, MTBF, dan MTTR Reliability Signal Availability Ketersediaan (up time) : Perbandingan atau presentasi waktu, selama satu selang tertentu, dimana perangkat bekerja dengan baik. dengan jumlah waktu seluruhnya dalam selang waktu tersebut. Digunakan untuk sistem yang bisa diperbaiki MTTR MTBFMTBFan Ketersedia+=Contoh kasus 1. 400 Dioda yang tertinggal pada uji coba, 5 buah mengalami kegagalan dalam jangka waktu 1000 jam, a. tentukan tingkat kegagalannya? b. Tentukan MTTF nya? 2. Suatu dioda dengan apabila membentuk suatu sistem dekoder dengan 100 dioda, tentukan MTBF sistem tersebut? perjam x FR510 25 , 1=Jam per5 -10 x 1,25Jam per kegagalan10001x4005FR: Jam per KegagalanJam 1000 per 1,25%Jam 1000 per 100% x4005FR====hari jamxMTBFxx xjam m MTBF31333 80010 25 , 11310 25 , 1210510 25 , 11~ = ==== =1 2 Solusi Rata-rata : 30 hari atau 32 hari Semakinbanyakkomponenyangdipergunakandalamsuatusistem semakin besar kemungkinan terjadinya kegagalan TABEL TINGKAT KEGAGALAN TIPIKALUNTUK KOMPONEN UMUM KomponenJenis KapasitorKertas Polyester Keramik Elektrolit Tantalum (padat) 1 0,1 0,1 1,5 0,5 ResistorKomposisi karbon Lapisan karbon Lapisan Logam Lapisan oksida Lilitan kawat Variabel 0,05 0,2 0,03 0,02 0,1 3 SambunganSolderan Ditempa Dililit Plug dan Soket 0,01 0,02 0,001 0,05 SemikonduktorDioda (sinyal) Dioda (regulator) Penyearah Transistor < 1 W Transistor > 1 W IC Digital IC linear 0,05 0,1 0,5 0,08 0,8 0,2 0,3 KumparanKumparan Audio Kuparan RF Trafo daya 0,5 0,8 0,4 Lampu & Indikator Filamen LED 5 0,1 Sakelar(per kontak)0,1 ( ) /jam 10 x FR6 Sumber : Loveday, G.C., Pengujian Elektronik dan diagnosa Kesalahan, Eleks Komputindo. Hubungan tingkat kegagalan dan MTTF dengan keandalan Bila diberikan tingkat kegagalan yang tetap, yaitu jika kegagalan-kegagalan terjadi secara acak, maka didapatkan hubungan : te R=t= waktu opearasi = jumlah semua tingkat kegagalan komponen R=tingkat keandalan m = MTBF mte R=m 2m 3m0,20,40,60,81tRContoh kasus 1.Sebuah sistem radar angkatan laut dengan MTBF diperkirakan 10.000 jam, berapa besar kemampuan sistem ini bekerja untuk jangka waktu selama 100 jam, 2000 jam dan 5000 jam Maintainability Kemungkinan satu sistem yang telah mengalami kegagalan dapat dipulihkan kemabali kekeadaan penuh dalam periode waktu yang diberikan. Kecepatan Perbaikan ( )MTTR1=Maintainability : M(t) =MTTRtete = 1 1t = waktu rata-rata yang diberikan untuk tindakan pemeliharaan Contoh Kasus Dalam suatu sistem, waktu rata-rata untuk memperbaiki kesalahan adalah 2 jam. Hitung nilai kemudahan pemeliharaan untuk waktu selama 4 jam. 2. Peningkatan Kehandalan Sistem REDUDANSI Salah satu cara untuk meningkatkan keandalan adalah dengan redundansi. Redundansi:Sub unit/bagian-bagian komponen disambung sedemikian rupa, sehingga bila salah satu bagian mengalami kegagalan, maka yang lain mengambil alih fungsi yang bersangkutan Contoh :Penggunaan sumber daya pengganti (standby) yang dimasukkan untuk mencatu beban bila sewaktu-waktu sumber daya utama mengalami kegagalan. JENIS REDUDANSI Hot Standby Warm Standby Cold Standby Most systems are defined through a combination of both series and parallel connections of subsystems Reliability block diagrams (RBD) represent a system using interconnected blocks arranged in combinations of series and/or parallel configurations They can be used to analyze the reliability of a system quantitatively Reliability block diagrams can consider active and stand-by states to get estimates of reliability, and availability (or unavailability) of the system Reliability block diagrams may be difficult to construct for very complex systems Reliability Blok Diagram Pemasangan Redudansi Redundansi Biasanya peralatan dipasang paralelmaki nbesar/banyakuni t di pasangparalel makin besar keandalan sistemnyatetapi biaya akan makin besar pula Sistem dipasang paralel A1inA2AnOutRedudansi Paralel o Asumsi : komponen-komponen tersebut independen o Sistem gagalsemua Subsistem harus gagal o Keandalan sistem (Rs) Probabilitas semua subsistem tersebut gagal P (gagal)= Probabilitas semua subsistem gagal = P(semua Subsistem gagal) = P(A1 gagal dan A2 gagal dan ...... An gagal) = P(A1 gagal) P(A2 gagal) ......P(An gagal) 1-Rs = (1 - R1) . (1 - R2 ) ....... (1 Rn)

Rs = 1 - ~~[=niiR1) 1 (o Asumsi : komponen-komponen tersebut independen o Sistem berfungsi Probabilitas peralatan tersebut berfungsi o Keandalan sistem (Rs) semua komponen harus berfungsi

System Seri Sistem dipasang Seri Sistem yang dipasang serimempunyai keandalan sistem yang kecil karena keagagalan satu unit berarti kegagalan seluruh sistem. ~[=niiR1 Rs=Probabilitas semua sistem berfungsi =P(semua komponen berfungsi) =P(A1 berfungsi dan A2 berfungsi dan ...... An berfungsi) =P P(A1 berfungsi) P P(A2 berfungsi) ......P P(An berfungsi) =R1 . R2 ....... R3 = ~Contoh Kasus Misalkan dua unit x dan Y, masing-masing mempunyai keandalan setelah beroperasi 1000 jam sebesar : Rx = 0,85Ry = 0,75 Hitung keandalan sistem bila x dan y : Dipasang seri Dipasang paralel RxinRyOut Rs =Rx . Ry =0,85 . 0,75 =0,6375 = 63,75% Solusi Rxin OutRy[= niiR1) 1 ( 1 Rs = Rs =1 (1 Rx)(1 Ry) =1 ( 1 - 0,85) (1 - 0,75) =1 (0,15)(0,25) =1 0,0375 =0,9625 = 96,25%1. Misalkan dua unit x dan Y, masing-masing mempunyai keandalan setelah beroperasi 1000 jam sebesar : Rx = 0,85Ry = 0,75 Hitung Reliability sistem jika kedua unit disusun seperti gambar berikut 2. Compute the reliability and probability of failure for the following system.Assume the failure probabilities for the components are Q1 = 0.01, Q2 = 0.02 and Q3 = 0.03. PR RxinRyOutRx Ry2 3 1 Solusi 1.Rs1 = Rx . Ry = 0,6375 Rs2 = Rx . Ry = 0,6375 RsT= 1 (1 Rs1)(1 Rs2) = 1 ( 1 - 0,6375) (1 - 0,6375) = 1 (0,3625)(0,3625) = 1 0,1314 = 0,8686 = 86,86% 2. RxinRyOutRx Ry2 3 1 Rs1 = R 2 // R3

= 1 (1 R2)(1 R3) = 1 ( Q2) (Q3) = 1 (0,02)(0,03) = 1 0,0006 = 0,9994 = 99,94% RsT = R1 . Rs1 = (1-Q1). Rs1 = (1- 0,01).0,9994 = 0,99 . 0,9994 = 0,989406 QsT = 1 RsT = 1 0,989406 = 0,010594 = 1,0594 %