Diagrama de Bloques de Confiabilidad

Acerca de los diagramas de bloques de confiabilidad

Un diagrama de bloques de confiabilidad (RBD) muestra la lógica de éxito de un sistema: cada componente es un bloque en un camino desde un nodo de entrada hasta un nodo de salida, y el sistema funciona siempre que un camino ininterrumpido de bloques funcionando conecte los dos. Los componentes en serie deben funcionar todos; los componentes en paralelo dan redundancia (cualquiera basta); un grupo k-de-n funciona cuando al menos k de sus n miembros lo hacen. Es la herramienta estándar de ingeniería RAMS (confiabilidad, disponibilidad, mantenibilidad, seguridad), definida por IEC 61078:2016 y MIL-HDBK-338B.

La ventaja de Schematex es que el motor calcula la respuesta, no solo la imagen: a partir de las confiabilidades por bloque reduce la estructura a la confiabilidad del sistema (∏ para serie, 1−∏(1−Rᵢ) para paralelo, enumeración exacta para k-de-n), deriva la importancia de confiabilidad de Birnbaum de cada bloque (cuál mueve más la aguja) y señala los puntos únicos de fallo — bloques cuyo fallo solo por sí mismo falla el sistema — en rojo. Es la misma postura que faulttree adopta hacia los conjuntos de corte y pert hacia la programación. El RBD es el dual en espacio de éxito del árbol de fallos en espacio de fallos.

1. Tu primer diagrama

Cada documento comienza con la palabra clave rbd (alias reliability), un título opcional y luego grupos de lógica de éxito anidados alrededor de hojas block:

rbd "Two redundant pumps"
  parallel {
    block A "Pump A" R=0.9
    block B "Pump B" R=0.9
  }

El motor dibuja las dos bombas en rieles paralelos entre un nodo de división y un nodo de unión, calcula la confiabilidad del sistema 1 − (1−0.9)(1−0.9) = 0.99 y la imprime como titular. Una lista de bloques de nivel superior simple (sin grupo externo) se trata como una cadena en serie.

2. Bloques

Un block es un componente en un camino de éxito:

block ID "Label" R=0.99

• ID — un identificador corto (mostrado cuando no se da etiqueta).
• "Label" — un nombre de visualización opcional (se aceptan comillas CJK).
• La confiabilidad se da como R=0.99 (confiabilidad/disponibilidad), p=0.01 (probabilidad de fallo, → R = 1−p), o un porcentaje R=99%. Un bloque sin confiabilidad deja la figura del sistema como simbólica (n/a).

3. Grupos de lógica de éxito

Los grupos se anidan libremente, por lo que puedes modelar cadenas redundantes, bancos de votación y pares en espera:

series {
  block CTRL "Controller" R=0.995
  parallel {
    series { block P1 "Path 1 sensor" R=0.97
             block A1 "Path 1 actuator" R=0.98 }
    series { block P2 "Path 2 sensor" R=0.97
             block A2 "Path 2 actuator" R=0.98 }
  }
}

4. Confiabilidad calculada, importancia y SPOF

Tras el parseo, el motor calcula:

• Confiabilidad del sistema — la figura titular, mediante reducción recursiva serie/paralelo/k-de-n.
• Importancia de Birnbaum Iᴮ(i) = R_sys(Rᵢ=1) − R_sys(Rᵢ=0) para cada bloque; el bloque de mayor importancia (el objetivo de mejora) se resalta.
• Importancia de criticidad I_C(i) = Iᴮ(i)·(1−Rᵢ)/(1−R_sys) — la probabilidad de que el bloque i haya fallado y sea crítico, dado que el sistema ha fallado.
• Puntos únicos de fallo — cualquier bloque donde R_sys(Rᵢ=0) = 0 (su fallo solo falla el sistema) se dibuja con un borde rojo. Un bloque no redundante en serie siempre es un SPOF.

5. Confiabilidad dependiente del tiempo — R(t)

Un R= estático es el punto de entrada; en la práctica la confiabilidad es una función del tiempo de misión. Establece una mission: <t> y da a los bloques una distribución de fallo en lugar de una constante — el motor evalúa R(t) y lo acumula exactamente como antes. Usa unidades de tiempo consistentes en mission y las tasas.

rbd "Pump station — 1-year mission"
  mission: 8760            # horas
  parallel {
    block A "Pump A" mtbf=10000
    block B "Pump B" weibull=1.5,12000
  }

El titular se convierte en R(t=8760) = …. Un bloque con distribución pero sin mission: genera una advertencia y vuelve a su R= constante (si existe).

6. Validación

El parser reporta advertencias no fatales en lugar de fallar:

• un umbral kofn k/n con k > n se limita a n (y k < 1 a 1);
• una confiabilidad fuera de 0..1 se limita;
• un id de bloque duplicado se señala.

7. Temas

theme: default usa la paleta compartida de riesgo-confiabilidad (bloques neutros, numerales de confiabilidad azules, bordes rojos de punto único de fallo). theme: monochrome renderiza una versión en blanco y negro para impresión (SPOF por peso del borde); theme: dark es la variante oscura Catppuccin.