affidabilità

Lessico

sf. [sec. XX; da affidabile, per influsso dell'inglese reliability].

1) L'essere affidabile; grado di fiducia che ispirano persone o cose. In particolare, nel linguaggio tecnico, la probabilità che una macchina (o un suo componente) funzioni correttamente per un dato periodo di tempo in determinate condizioni di esercizio.

2) La situazione giuridica e psicologica di un minore in attesa di affido: il bambino è rimasto per otto mesi in stato di affidabilità.

Elettronica

L'affidabilità di un'apparecchiatura, di un dispositivo, di un sistema, nell'attuale contesto dello sviluppo tecnologico e industriale, deve essere elevatissima per soddisfare un mercato via via più esigente. Inoltre, in settori specifici, l'affidabilità dei sistemi elettronici può essere dettata da ragioni di sicurezza, come nel caso delle applicazioni in aeronautica, o dall'impossibilità di intervento anche per effettuare banali sostituzioni, come nel settore aerospaziale. Il problema dell'affidabilità in elettronica ha proprie specificità e in particolare è caratterizzato da modalità di guasto dei singoli componenti (resistenze, capacità, induttanze, trasformatori, diodi, transistori, ecc.) particolarmente semplici e quindi riconducibili a uno schema concettuale a due stati: lo stato di piena efficienza e quello di rottura. È questa una sostanziale differenza rispetto ai sistemi meccanici dove i meccanismi di guasto vanno dall'urto all'usura, dalla corrosione alla fatica e si manifestano nei modi più diversi. La complessità dei sistemi elettronici, costituiti da numerosissimi componenti connessi fra di loro, è l'altro fattore caratteristico. Il rischio di guasto di un componente elettronico semplice può derivare da tre gruppi di cause: a) insufficiente qualità della progettazione e della costruzione; questo rischio diminuisce fortemente nel periodo iniziale (circa un anno) e caratterizza la cosiddetta “mortalità infantile” dei componenti elettronici; b) stress derivante dalle condizioni di lavoro normali e accidentali previste nel progetto; il rischio è pressoché costante durante la vita utile; c) deterioramento e invecchiamento; il rischio, trascurabile durante la vita utile, cresce rapidamente alla fine; esso, peraltro, collocandosi oltre gli obiettivi di progetto, viene considerato solo per componenti che presentano una vita insufficiente. Nell'ipotesi che l'avaria di sistema sia dovuta solo al guasto delle parti, come è il caso dell'elettronica, l'affidabilità complessiva deriva dalle connessioni fra componenti. Il caso più semplice è quello di sistemi i cui componenti lavorano in serie, come una catena di anelli. In tal caso l'affidabilità di sistema è determinata dal prodotto del rischio di guasto dei singoli anelli ed è quindi inferiore a quella dell'anello più debole. Questo esempio illustra l'efficacia e i limiti della ridondanza, ossia della duplicazione ed anche della triplicazione dei componenti più critici. È da aggiungere però che il ricorso ai componenti ridondanti rende più complessi sia il progetto sia la realizzazione dei circuiti. Quando infatti, si vuole progettare accuratamente l'affidabilità – ossia conferire al sistema una vita utile minima, un rischio di guasto inferiore a uno standard prestabilito, ecc. – oltre alla ridondanza, si punta anche sulla semplificazione del sistema, sul potenziamento della capacità dello stesso di affrontare condizioni di lavoro più gravose (i regimi transitori, le condizioni esterne di temperatura, di sollecitazione sfavorevoli, ecc.), su strutture che conservino le prestazioni volute anche in presenza di fenomeni di grave degradazione parziale. La realizzazione sarà poi intervallata da fasi di prova accelerata che permettono di scartare i dispositivi difettosi prima del collaudo finale. Si sono ottenute così incidenze di guasto ben inferiori a quelle attese dall'affidabilità dei componenti e dagli effetti di composizione.

Informatica

L'affidabilità di un programma (software reliability), intesa come probabilità che esso operi senza errori per un tempo definito, pone problemi sostanzialmente diversi da quelli dei dispositivi (hardware): per esempio non è possibile né migliorare l'affidabilità di un programma ricorrendo alla ridondanza né provare un programma per l'intera gamma degli impieghi potenziali. La tecnica attuale per migliorare l'affidabilità di un programma è quella di misurare il numero di errori identificati con il procedere della fase di messa a punto finale, fase che ha lo scopo primario di eliminare gli errori. Stabilendo una relazione fra gli errori residui presunti e gli errori rilevati con il procedere del debugging è possibile spingere questa operazione fino e non oltre il livello di errori residui ammessi. Modelli di questo tipo per stimare l'affidabilità del software sono considerati adeguati per l'accettabilità tecnico-economica di programmi codificati in memorie a sola lettura di un calcolatore (firmware), la cui modifica è fuori dalla portata dell'utente e richiederebbe un intervento specialistico. Mancano invece a tutt'oggi strumenti di valutazione per programmi che devono essere ultraffidabili (software per impianti nucleari, per l'avionica, per i sistemi di controllo dei missili, ecc.); all'esigenza di affidabilità elevate comincia a rispondere l'ingegneria del software, che si propone una razionalizzazione dell'attività di sviluppo del programma. L'ingegneria del software ricerca, fra l'altro, la possibilità sistematica di scomporre il programma in una serie di sottoprogrammi che, svolgendo una sola e specifica funzione, sono semplici, modulari e strutturati, ossia con punti precisi di collegamento con altri sottoprogrammi.

Matematica

Per procedere a determinazioni di affidabilità occorre precisare i limiti entro i quali il funzionamento può essere ritenuto corretto. La conoscenza dell'affidabilità permette di prevedere il comportamento di una macchina (o di un suo componente) nel tempo. La rappresentazione grafica dell'affidabilità in un piano cartesiano avente per ascisse i tempi e per ordinate i valori dell'affidabilità stessa è una curva che, in alcuni casi, può essere considerata coincidente con curve di distribuzioni statistiche note e quindi può essere descritta matematicamente con una funzione F(t) che, nel caso più generale, è la seguente:

dove e è la base dei logaritmi neperiani, t un tempo arbitrariamente scelto e λ una funzione del tempo t. Nel caso in cuil'andamento dell'affidabilità non coincida con distribuzioni statistiche note, la curva rappresentativa può essere tracciata empiricamente in base a rilievi statistici di avarie verificatesi nel corso di funzionamento. Le valutazioni di affidabilità hanno avuto praticamente inizio agli albori dell'era industriale, ma solo negli ultimi tempi si sono sviluppate e sono state approfondite per due motivi principali: la necessità di avere una buona conoscenza delle possibilità di un corretto funzionamento ai fini di un corretto sviluppo dei cicli produttivi e le caratteristiche specifiche di alcuni settori (aeronautico, astronautico, missilistico, elettronico) che hanno richiesto di sostituire ai sistemi empirici, seguiti fino a pochi anni addietro, metodi di miglioramento dell'affidabilità più rigorosamente scientifici. Lo studio e la ricerca sistematica dell'affidabilità dei componenti consente di calcolare l'affidabilità di una macchina o di un'apparecchiatura in cui detti componenti sono inseriti ed è su questa strada che si orientano i moderni studi dell'affidabilità.

Bibliografia

Per l'elettronica. R. Giometti, F. Frascari, Elettronica, Bologna, 1989.