Reliability estimation through computer simulation using asap data

Abstract

This work covers the design and implementation of a Microsoft Excel-based simulation program intended to estimate helicopter reliability. The simulation program is written in Visual Basic for Applications (VBA) and will be used by the US Army Reliability and Maintainability (RAM) Engineering and Assessment group in order to improve the scheduling of planned interventions and thus decrease the occurrence of unexpected failures while in service. Currently, the Aviation and Missile Research, Development, and Engineering Center (AMRDEC) uses a block diagram model to estimate helicopter reliability, which assumes that planned and unplanned interventions as well as repair durations can be modeled using particular (e.g. Weibull, log-normal, etc) probability density functions (pdf’s). Data extracted from the Aviation System Assessment Program (ASAP), the maintenance log in which all helicopter interventions are documented, showed that such pdf assumptions are not appropriate. Thus, empirical distributions were used in order to allow the simulation model to mimic better actual reliability performance. The structure of the VBA simulation program is built around the events that happen through the life of the helicopter, such as failures while in use, repair and maintenance interventions, idle periods, and others. Input data is extracted from ASAP into an Excel worksheet from which the empirical distributions are defined. The results of the simulation run are then delivered to the same Excel worksheet for additional analysis and graph preparation.

Este trabajo cubre el diseño e implantación de un programa de simulación construido en la plataforma de Microsoft Excel y será de utilidad para estimar la confiabilidad de helicópteros. El programa de simulación está escrito en lenguaje Básico Visual para Aplicaciones (VBA) y será usado por el Grupo de Ingeniería y Evaluación de Confiabilidad y Mantenimiento (RAM) de las Fuerzas Armadas de EEUU para mejorar la calendarización de las intervenciones planificadas, lo cual reduce la ocurrencia de fallas inesperadas mientras el helicóptero ofrece servicio. Al presente, el Centro de Investigación, Desarrollo e Ingeniería para Aviación y Misiles (AMRDEC) usa modelos de diagramas de bloque para estimar confiabilidad en helicópteros, lo cual presume que las intervenciones planificadas y no planificadas, al igual que las reparaciones se pueden modelar usando funciones de densidad específicas (e.g. Weibull, log-normal, etc). Datos extraídos del Programa de Evaluación del Sistema de Aviación (ASAP), la bitácora de mantenimiento en la cual se documentan todas las intervenciones de mantenimiento de cada helicóptero, demostró que esas presunciones en los modelos probabilísticos no son apropiadas. Por tanto, se enfatizó el uso de distribuciones empíricas para facilitar que el modelo de simulación imite mejor la ejecutoria en confiabilidad del helicóptero. La estructura del programa de simulación en VBA está construida alrededor de los eventos que ocurren a través de la vida del helicóptero, tales como las fallas en momentos de uso, las actividades de reparación y mantenimiento, los periodos de ocio, y otras. Los datos de entrada son extraídos de ASAP hacia una plantilla de Excel, donde se definen las distribuciones empíricas. Los resultados de la corrida de simulación son entonces llevados a la misma plantilla de Excel para análisis adicional y preparación de gráficas.