Pertemuan 3 (Kehandalan Sistem)

Diktat Pemeliharan Perangkat Telekomunikasi

__________________________________________________________________________________

Agus Ganda Permana, Ir. Sekolah Tinggi Teknologi Telkom 5

BAB II

KEANDALAN SISTEM

2.1 Pendahuluan Keandalan (B.S. 4200)

Kemampuan sebuah alat untuk melaksanakan suatu fungsi yang diperlukan (tanpa kegagalan) dalam keadaan yang ditentukan untuk jangka waktu tertentu

alat Komponen, pirantiatau sistem

tidak dapat diram alkantanpa m enetapkan w aktu

dan keadaan operasi

Keandalan Tingkat Kepercayaan

Subjektif :- baik/bagus- dapat dipercaya

Objektif :- secara teknis : dinyatakan dalam %

contoh :keandalan = 0,99/1000 jam

Operasi dengan m em uaskan tanpakegagalan adalah 99% per 1000 jam

Probabilitas :

Kem ungkinankeberhasilan operasi

dasar penentuan :

Kom ponen dasar s istem lengkap


__________________________________________________________________________________


Hubungan Pemeliharaan dengan Keandalan

- Meningkatkannya kerum itan peralatan elektronik

- Meningkatnya jum lah kom ponen yang dipakai

- Mengurangi biaya kerugian

- Inform asi untuk produk dim asa depan

Diperlukan keandalan yang tinggi dalamsituasi tertentu :- Elektronika m edias > keselam atan jiw a- Elektronika pesaw at terbang/sate lit- Sistem kendali industri

Keandalan pem eliharaan

Keandalan pem eliharaan

2.2 Upaya Mempertahankan Keandalan 2.2.1 Keandalan dilihat dari minimumnya kegagalan

Bila diberikan tingkat kegagalan yang tetap, yaitu jika kegagalan-kegagalan terjadi secara acak, maka didapatkan hubungan :

λteR −=

t = waktu opearasi

λ = jumlah semua tingkat kegagalan komponen R = tingkat keandalan

Diketahui λ1mMTBF == maka

m1λ = , sehingga mteR −=

Dari persamaan tersebut didapatkan grafik sebagai berikut :

m 2m 3m

0,2

0,4

0,6

0,8

1

t

R

Dapat dilihat bahwa semakin lama dioperasikan, keandalan berkurang dan kemungkinan kegagalan meningkat.


__________________________________________________________________________________


Contoh :

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

Penyelesaian :

Diketahui :

MTBF = 10.000 jam t = 100 jam, 2000 jam dan 5000 jam

Ditanya : Kemampuan sistem selama 100 jam, 2000 jam dan 5000 jam ?

λteR −=

t = 100 jam, (99%)0,99100/10000-eR == t = 2000 jam, (81,9%)0,8192000/10000-eR == t = 5000 jam, (68.85%)0,68655000/10000-eR ==

Keandalan yang baik bergantung pada banyak faktor misalnya pemilihan komponen, pemakaian nilai dibawah nilai komponen, pengamanan dari tekanan lingkungan, kemungkinan operasi dan kemmungkinan pemeliharaan.

2.2.2 Redundansi

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.

Redundansi aktif : semua unit pengganti beroperasi menyusul unit utam

mengalami kegagalan.

Redundansi pasif : masing-masing unit membagi beban tetapi masing-masing unit tersebut mampu mencatu beban tersebut atau melakukan sendiri sendiri fungsi yang bersangkutan.


__________________________________________________________________________________


Redundansi Biasanya peralatan dipasang paralel

makin besar/banyak unit dipasangparalel makin besar keandalan sistemnyatetapi biaya akan makin besar pula

Sistem yang dipasang seri mempunyai keandalan sistem yang kecil karena keagagalan satu unit berarti kegagalan seluruh sistem.

2.2.3 Sistem dipasang seri

A1in A2 AnA3 Out

Asumsi : komponen-komponen tersebut independen Sistem berfungsi ≈ semua komponen harus berfungsi Keandalan sistem (Rs) ≈ Probabilitas peralatan tersebut berfungsi 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

= ∏=

n

i iR1

2.2.4 Sistem dipasang paralel

A1

in

A2

An

Out

Asumsi : komponen-komponen tersebut independen Sistem gagal ≈ semua komponen harus gagal Keandalan sistem (Rs) ≈ Probabilitas semua peralatan tersebut gagal


__________________________________________________________________________________


Rs (gagal) = Probabilitas semua sistem gagal = P(semua komponen 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 - ∏

=−

n

i iR1

)1(

Contoh :

Misalkan dua unit x dan Y, masing-masing mempunyai keandalan setelah beroperasi 1000 jam sebesar :

Rx = 0,85 Ry = 0,75 Hitung keandalan sistem bila x dan y :

a. Dipasang seri b. Dipasang paralel

Penyelesaian : a.

Rxin Ry Out

Rs = Rx . Ry = 0,85 . 0,75 = 0,6375 = 63,75%

b.

Rx

in

Ry

Out

Rx Ry

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% 2.3 Kegagalan/Failure

Berakhirnya kemampuan sebuah alat untuk melaksanakan fungsinya yang diperlukan.


__________________________________________________________________________________


Kegagalan bergantung pada :

1. Derajat kegagalan

a. Kegagalan sebagian Penyimpangan karakteristik/parameter diluar batas yang ditentukan, tetapi tidak menyebabkan gagalnya fungsi yang ditentukan secara total.

b. Kegagalan seluruhnya Penyimpangan karakteristik/parameter diluar batas-batas yang telah ditetapkan sehingga fungsi secara keseluruhan gagal.

2. Penyebab kegagalan a. Kegagalan akibat salah penggunaan

Akibat penerapan tekanan-tekanan diluar kemampuan yang ditentukan bagi alat yang bersangkutan

b. Kegagalan akibat kelemahan alat Akibat kelemahan yang terdapat pada alat bila dikenai tekanan-tekanan dalam kempuan alat tersebut.

3. Waktu kegagalan a. Kegagalan mendadak

Tidak dapat diperkirakan dengan penelitian sebelumnya. b. Kegagalan bertahap

Kegagalan yang dapat diperkirakan dengan penelitian sebelumnya 4. Kombinasi kegagalan

a. Kegagalan katastropik Mendadak dan menyeluruh

b. Kegagalan degradasi Bertahap dan merupakan kegagalan sebagian

kegagalan kom ponen dilaporkan secara te liti

Inform asi kegagalan dalamperalatan yang beroperasi

peningkatan produkdikem udian hari

m enghilangkan kom ponenyang lem ah/tingkatkegagalanya tinggi

Pengem bangan Produk

2.3.1 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Keandalan Peralatan

1. Rancangan dan pengembangan Pemilihan komponen dan mengurangi tekanan yang tidak perlu

2. 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 suhudan 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

2.4 Tingkat Kegagalan MTTF, MTBF

2.5 Tingkat Kegagalan (Failure Rate)

Tingkat Kegagalan (FR) JamKomponenJumlah

KegagalanJumlah=

Didapatkan dengan mengoperasikan sejumlah besar komponen untuk

jangka waktu tertentu dengan mencatat jumlah kegagalan yang terjadi

Burn-in(kegagalan dini) m asa guna

kegagalan acak

w aktu

kegagalan/keausan

FR

kegagalan dini

GRAFIK FAILURE RATEKurva Bak M andi

Studi mengenai keandalan = studi mengenai kegagalan

Perlu diketahui dengan tingkat kepercayaan tertentu tingkat kegagalan dari setiap jenis komponen yang diperlukan dalam suatu sistem


__________________________________________________________________________________


Contoh :

Dilakukan uji coba pada 400 Dioda, 5 buah mengalami kegagalan dalam jangka waktu 1000 jam, tentukan tingkat kegagalannya.

Penyelesaian :

Jamper5-10x1,25

Jamperkegagalan1000

1x400

5FR

:JamperKegagalan

Jamper1,25%

Jamper100%x400

5FR

=

=

=

=

2.6 MTTF (Mean Time To Failure)

Waktu rata-rata sampai terjadinya kegagalan (Berlaku untuk barang-barang yang tidak dapat diperbaiki).

jamFR1MTTF =

dari contoh diatas :

harijamx

MTTF

jamxFR

3333000.801025,1

11025,1

5

5

≈==∴

=

−

−

Bila ada tiga komponen misalkan : A, B, C Maka kegagalan totalnya :

(C)FR(B)FR(A)FR(sistem)FR ++=

2.7 MTBF (Mean Time Between Failure)

Waktu rata-rata antar kegagalan (Berlaku untuk barang-barang yang dapat diperbaiki).

jamλ1mMTBF ==

λ1 adalah tingkat kegagalan sistem (merupakan tingkat kegagalan dari semua

bagian komponen)


__________________________________________________________________________________


Contoh :

Dengan data dioda pada contoh sebelumnya perjamxFR 51025,1 −= , apabila dibentuk dalam suatu dekoder

dengan 100 dioda, tentukan MTBF sistem tersebut.

Penyelesaian :

harijamx

MTBF

x

xx

jammMTBF

31

3 338001025,1

1

31025,1

21051025,1

1

≈== −

−=

−=

==

λλ

Rata-rata : 30 hari atau 32 hari Semakin banyak komponen yang dipergunakan dalam suatu sistem semakin

besar kemungkinan terjadinya kegagalan

MTBF Sistem

Dihitung dengan menjumlahkan tingkatkegagagalan komponen dalam suatusistem/rangkaian

Harus mengetahui tingkatkegagalan masing-masingkomponen

Tabel 2.8 Tingkat Kegagalan Tipikal Untuk Komponen Umum


__________________________________________________________________________________


Komponen Jenis ( )/jam10xFR 6− Kapasitor Kertas

Polyester Keramik Elektrolit

Tantalum (padat)

1 0,1 0,1 1,5 0,5

Resistor Komposisi karbon Lapisan karbon Lapisan Logam Lapisan oksida Lilitan kawat

Variabel

0,05 0,2

0,03 0,02 0,1 3

Sambungan Solderan Ditempa

Dililit Plug dan Soket

0,01 0,02 0,001 0,05

Semikonduktor Dioda (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

Kumparan Kumparan Audio Kuparan RF Trafo daya

0,5 0,8 0,4

Lampu & Indikator Filamen LED

5 0,1

Sakelar (per kontak) 0,1 Sumber : Loveday, G.C., Pengujian Elektronik dan diagnosa Kesalahan,

Eleks Komputindo. 2.8 Ketersediaan (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.

MTTRMTBFMTBFanKetersedia

+=

MTBF = waktu rata-rata diantara kegagalan MTTR = waktu rata-rata untuk perbaikan

Untuk mencapai ketersediaan yang tinggi

Nilai MTTR harus rendah

Sistem mudah dipelihara 2.9 Kemudahan Pemeliharaan (Maintainability)


__________________________________________________________________________________


Kemungkinan satu sistem yang telah mengalami kegagalan dapat dipulihkan kembali kekeadaan penuh dalam periode waktu yang diberikan.

diukur oleh : - waktu rata-rata perbaikan - kecepatan perbaikan

Kecepatan Perbaikan (�) MTTR

1=

Maintainability : M(t) = MTTRt

ete−

−=−− 11 µ t = waktu rata-rata yang diberikan untuk tindakan pemeliharaan

Contoh : Dalam suatu sistem, waktu rata-rata untuk memperbaiki kesalahan adalah 2 jam. Hitung nilai kemudahan pemeliharaan untuk waktu selama 4 jam. Penyelesaian :

t = 4 jam MTTR = 2 jam

,%86865,0135,01

24

1

1)(

==−=

−−=

−−=

e

MTTRt

etM

Kemungkinan sistem ini dikembalikan ke keadaan kerjanya dalam waktu 4

jam adalah 85,6%.

Ramalan kemudahan Pemelihraan ⇔ Penetepan nilai MTTR

MTTR yang akurat ⇒ sulit

MTTR dikurangi dengan cara :

1. Kemudahan mencapai komponen 2. Menyusun panel penunjuk kesalahan 3. Menyediakan fasilitas uji coba internal

Pertemuan 3 (Kehandalan Sistem)

Education

Transcript of Pertemuan 3 (Kehandalan Sistem)