ANALISI DI AFFIDABILITÀ PER SISTEMI ELETTRONICI IN AMBITO AVIONICO

Si definisce "affidabilità" la capacità di rispettare le specifiche tecniche di funzionamentonel tempo di un dato prodotto. [1] In altre parole, l'affidabilità misura la capacità delprodotto di evitare malfunzionamenti. Una scarsa affidabilità implica con buonaprobabilità una perdita di prestazioni, una sicurezza compromessa per l'utente, e lanecessità di azioni riparative e di manutenzione frequenti. Prodotti con alta affidabilità,invece, funzioneranno più a lungo, permettendo di focalizzarsi più sul miglioramento delleprestazioni che sulla necessità di rimediare ad eventuali malfunzionamenti o guasti. [2]L'affidabilità è uno dei fattori che contribuisce a determinare l'efficienza di un datoprodotto e quindi anche il suo valore per il cliente in quanto un prodotto più affidabile èchiaro che sia più appetibile rispetto ad uno meno affidabile. Si tratta pertanto di uno studiofondamentale in qualsiasi settore ma, in base ad esso, il calcolo predittivo può risultare piùo meno complicato. Uno dei settori in cui il calcolo risulta particolarmente complesso èquello dell'elettronica, dove è difficile trovare dei risultati coerenti tra loro e coerenti conla realtà, a causa dell'elevata casualità che caratterizza i fenomeni fisici che stanno allabase ed esistono tante metodologie di calcolo dell'affidabilità che si pongono l'obbiettivodi rendere un dato che sia quanto più verosimile e vicino alla realtà.La previsione sull'affidabilità è anche importante perché è in base ad essa che si stabilisceil piano di recupero del guasto, quindi si pianifica la presenza in magazzino delle parti dasostituire e si va verso un altro problema che è quello della manutenibilità.La terza caratteristica da garantire di un dispositivo è quella della disponibilità, cheassicura per l'appunto la capacità di utilizzo da parte del cliente di quel dato dispositivo edè anch'essa collegata alle prime due. Un dispositivo affidabile e di immediatamanutenibilità sarà infatti sicuramente un dispositivo con elevata disponibilità.Negli anni '50 la rapida crescita della complessità degli apparati elettronici costituiti da ungran numero di componenti, incrementò ulteriormente i già elevati costi di manutenzione,soprattutto in quegli impieghi dove la disponibilità continuativa delle apparecchiature eraparticolarmente importante o addirittura vitale, da far scorgere la necessità di prevederecon sufficiente anticipo gli interventi di manutenzione e le azioni necessarie per ridurle alivelli economicamente accettabili. Di conseguenza il settore che per primo ha espressoquesta esigenza è stato quello militare, soprattutto negli USA. Sono stati pertanto gli enti diricerca militari e quelli delle industrie fornitrici delle forze armate ad intraprendere per4primi gli studi tendenti a prevedere in termini quantitativi e non più solo qualitativi, ilcomportamento in esercizio di un dispositivo.E' quindi da questi presupposti che nasce lo studio dell'affidabilità; è importante notareperò che tale studio ha visto, dagli anni 50'-60' fino ad oggi, varie fasi evolutive, dallamessa insieme dei dati di guasto raggruppati per famiglie tecnologiche sempre piùdettagliate, all'estrapolazione di adeguati modelli matematici di predizione, al relativocalcolo del valore dei parametri affidabilistici per un sistema in fase di certificazione diprodotto, fino all'attuale accezione di affidabilità come strumento di progetto. Oggi iltecnico progettista che vuol tenere il passo con il processo tecnologico e l'industriale cheteme la concorrenza deve familiarizzarsi con il concetto di affidabilità ed applicarne inuovi metodi nel suo lavoro quotidiano.L'obbiettivo di questo elaborato è quello di mostrare come viene eseguito il calcolopredittivo dell'affidabilità tramite tre delle numerose metodologie esistenti. Verrannoinnanzitutto esposte e descritte singolarmente, seppur brevemente, le tre metodologie e poiverranno confrontati i risultati dell'affidabilità prima in modo generale, analizzando alcunidei tipi di componenti elettronici più utilizzati e poi più in modo particolare, effettuando ilcalcolo predittivo su un sistema già esistente e prodotto da Leonardo Company S.p.A.,azienda operante nel settore avionico militare in collaborazione della quale è statarealizzata questa tesi.Si andrà quindi ad individuare quella che, tra le tre, è la metodologia di calcolo chefornisce una predizione più vicina alla realtà, cosa che sarà possibile fare perché per ilsistema oggetto dell'analisi sono disponibili i dati di ritorno dal campo, ovvero un riscontroeffettivo da parte del cliente sulla frequenza con cui si presentano i guasti e quindisull'affidabilità.Nel capitolo conclusivo invece ci sarà una breve riflessione finale sul calcolodell'affidabilità ed un approfondimento sui transistor. Questo capitolo nasce dall'esigenzadi studiare come alcuni eventi di normale funzionamento, quali sovratensioni esurriscaldamenti, possano influire sull'affidabilità del componente, dato che i transistor, edin particolare i FET per applicazioni di potenza, rappresentano una categoria dicomponente abbastanza critica nel calcolo dell'affidabilità, nel senso che non sempre lemetodologie di calcolo rendono un dato che venga confermato poi dai ritorni dal campo. Sivedrà a tal proposito che alcuni componenti parassiti possono indurre a degli eventielettrici che causano stress aggiuntivo al componente e quindi un peggioramentodell'affidabilità, specialmente in quei casi in cui lo stress causato supera le capacità disopportazione del componente stesso, anche se ciò avviene per brevi intervalli di tempo.