Senin, 07 Januari 2019

SPESIFIKASI DAN KEANDALAN




1.        Memahami spesifikasi standar
·        Spesifikasi adalah Pernyataan terperinci dari karakteristik yang dikehendaki suatu perlengkapan, peralatan, sistem, produk atau proses.
·        Manfaat mengatahui Spesifikasi  (spec):
a)                  Bagi Perusahaan: untuk mencapai spec. standard yang lebih baik lagi.
b)   Bagi Konsumen: untuk membandingkan kelebihan / kekurangan dengan produk yang lain (memilih yang terbaik dan ekonomis).

2.        Memahami spesifikasi komponen
Spesifikasi suatu komponen seharusnya juga diketahui oleh pembuat suatu peralatan, sehingga dalam perancangannya dapat mempergunakan komponen yang paling efektif dan murah untuk suatu aplikasi tertentu. Sebelum kita melihat spesifikasi yang sebenarnya, kita harus terlebih dahulu memperhatikan berbagai komponen yang dipergunakan dalam industri elektronika.
Komponen ini dapat dikelompok kan sebagai berikut:
·      bagian mekanik, seperti casis logam dan siku-siku, kawat, papan rangkaian tercetak (selanjutnya disebut PCB), konektor, plug dan soket;
·      komponen pasif, seperti resistor tetap dan variabel, kapasitor tetap dan variabel, induktor;
·      komponen aktif, seperti dioda,  transistor, thyristor, FETdan IC.
Perancang harus mempergunakan spesifikasi untuk memilih komponen yang paling cocok. Untuk aplikasi tertentu spesifikasi komponen bergantung pula pada:
- Harga disesuaikan produk.
- Ketersediaan suku cadang.
- Standarisasi dalam organisasi.
Format untuk Spesifikasi Komponen dapat dibagi sebagai berikut:
1.    Piranti, tipe dan keluarga
2.    Gambaran singkat tentang piranti dan aplikasi yang diharapkan, untuk menunjang dalam pilihan ini.
3.    Penggambaran outline yang  menunjukan dimensi mekanis dan sambungan.
4.    Penjelasan terperinci singkat tentang karakteristik kelistrikan yang terpenting dan batas maksimum nilai mutlak dari tegangan, arus dan daya.
5.    Data kelistrikan lengkap termasuk angka-angka, grafik yang diperlukan dan kurva karakteristik.
6. Perincian tentang metoda pemeriksaan pabrikasi.
7. Angka-angka tentang reliabilitas atau batas kegagalan.

Perlu dicatat bahwa maksud lembar spesifikasi di bawah ini adalah untuk menunjukkan dengan jelas tentang pemakaiannya, batas maksimum mutlak, dan batas data kelistrikan penting lainnya, sehingga komponen ini dapat digunakan dengan benar. Contoh di atas hanya untuk memberikan ilustrasi format yang biasanya dijumpai.
Untuk menilai spesifikasi komponen selengkapnya, cara yang terbaik adalah mencari sumber dari buku data pabrik yang bersangkutan. Dalam buku data ini selalu terdapat informasi yang penting dan berguna.

Terlepas dari masalah harga, kita harus memperhatikan semua aspek yang berikut ini:
1.    Dimensi fisik : yaitu panjang, diameter, bentuk kawat penyambung dan bentuknya sendiri.
2.    Rentangan resistansi : nilai maksimum dan minimumnya.
3.    Toleransi seleksi : nilai seleksi maksimum dan minimum dari resistor, misalnya ± 2 %, ± 5 %, ± 10 % atau ± 20 % .
4.    Rating daya : daya maksimum dalam watt yang dapat didisipasikan biasanya dinyatakan pada temporatur 70° C (komersial), 125° (militer).
5.    Koefisien temperatur : perubahan resistansi menurut temperatur dinyatakan dalam bagian-bagian per sejuta (ppm) per °C. Oleh karena "koefisien" menunjukan bahwa terjadi fungsi linier, maka istilah karakteristik sekarang lebih disukai.
6.    Koefisien tegangan : perubahan resistansi menurut tegangan yang terpasang dinyatakan dalam ppm per volt.
7.    Tegangan kerja maksimum : tegangan maksimum yang dapat dipasangkan pada ujung-ujung resistor.
8.    Tegangan breakdown : tegangan maksimum yang dapat dipasang diantara badan resistor dan menyentuh konduktor luar, yaitu tegangan breakdown dari pelapis yang mengisolasi resistor itu.
9.    Resistansi penyekat (insulation resistance): resistansi dari pelapis yang mengisolasi.
10.     Stabilitas umur pembebanan : perubahan resistansi setelah waktu operasi yang disebutkan, dengan beban penuh pada 70° C. Waktu operasi biasanya diambil 1000 jam.
11.     Shelf stability : perubahan resistansi selama disimpan biasanya dinyatakan untuk 1 tahun.
12.     Range temperatur kerja : nilai-nilai ini minimum dan maksimum yang diizinkan untuk temperatur ambient.
13.     Temperatur permukaan maksimum : nilai temperatur maksimum dan minimum yang diizinkan untuk badan resistor, kadang-kadang disebut "HOT SPOT TEMPERATURE".
14.     Noise : noise (desah) kelistrikan vang disebabkan oleh tegangan yang terpasang yang menekan resistor dinyatakan μ v/y
15.     Klasifikasi kelembaban : perubahan resistansi dalam mengikuti suatu temperatur standar yang tinggi dan test siklus waktu kelembaban. Perubahan itu harus berada dalam limit tertentu.
16.     Efek penyolderan : perubahan resistansi yang diakibatkan oleh test penyolderan standar.
Setelah melihat berbagai parameter yang harus diperhatikan, maka sangatlah berguna untuk membandingknn berbagai tipe resistor yang secara fisik kira-kira ukurannya sama. Ini ditunjukkan pada tabel 2-1. Angka-angka yang diberikan disitu adalah contoh-contoh dalam kebanyakan hal,
terlepas dari beberapa nilai maksimum.

Langkah-langkah yang diperlukan dalam memilih komponen yang benar adalah sebagai berikut :
a. Tentukan secara definitif aplikasinya: keperluannya untuk apa
b. Buatlah daftar untuk persyaratan:seperti dimensi, nilai, toleransi dsb.
c. Ceklah lembar data singkat untuk mendapatkan tipe yang cocok.
d. Perhatikan batas-batas lainnya yang mungkin: ada tidaknya, harga dll.
e. Ceklah spesifikasi komponen yang lengkap
f. Evaluasi

3.        Memahami spesifikasi unjuk kerja peralatan
Format standard dari spesifikasi suatu perlengkapan elektronika adalah :
a.    Diskripsi dan nomor tipe Sebuah catatan singkat yang menyatakan dengan jelas apa yang harus dikerjakan oleh instrumen itu dan maksud aplikasinya.
b.    Data kelistrikan
1)      Karakteristik prinsip, misalnya Output, taraf tegangan, Frekuensi, Impedansi, Rentangan, Akurasi, Distorsi, Karakteristik temperatur.
2)      Kebutuhan daya Sumber tegangan: 120 V atau 240 volt ac, fasa tunggal, frekuensi 5 Hz sampai 60 Hz dengan daya 250 Watt.
c.       Data lingkungan
§  Rentangan temperatur kerja,
§  Kelembaban,
§  Klasifikasi,
§  Test getaran,
§  Angka untuk MTBF.
d. Data mekanik
§  Dimensi,
§  Bobot. Beberapa perlengkapan elektro nika yang dipakai secara umum dapat diklasifikasikan sbb (lihat gambar disamping):
1)      Instrumen ukur elektronika
2)      Instrumen pembangkit sinyal
3)      Sumber-sumber daya
4)      Perlengkapan komunikasi
5)      Instrumen pengolah data
6)      Elektronika konsumen
7)      Sistem kontrol

Tabel 1.
Contoh Spesifikasi sebuah Catu Daya dan Multimeter Digital
(A) Stabilished D.C.
Power Supply
Brench
Type
(B) Digital Multimeter 3½ digits
Parameter of Function Typical value
Parameter of function Typical value
Output Voltage 0 to 50 V
Output current 1 A max
Load regulation 0.02 % zero
to full load
Line regulation
0.01 % for 10 %
Mains change
Ripple and Noise
5 mV pk-pk
Output impedance 10 Mȍ at 1 KHz
Temperature ± 0.01 % per
0C
coefficient
Current limit
110 % of full load
Ranges:
d.c. and a.c.
200 mV to 1 KV
voltages
d.c. and a.c.
200 μA to 1 A
Current
Resistance
200 ȍ to 20 Mȍ
Accuracy (90 days)
d.c. ± 0.3 % of reading
± 1 digit
a.c. ± 0.5 % of reading
± 1 digit
Resistance
± 0.2 % of reading
± 1 digit
Response time d.c. 0.5 sec
a.c. 3 sec
Temperature coeff.
± 300 ppm/
0C
Input impedance 10 Mȍ in
parallel with 100
pF

c)        Menerapkan persiapan spesifikasi uji
Dalam sebuah industri elektronika tentunya tak luput dari pengetesan peralatan yang diproduksi, dan ini dilakukan oleh ahli tes pada bagian perbaikan. Untuk itu tentunya diperlukan sebuah informasi cara pengetesan suatu peralatan dengan menggunakan spesifikasi tes.
Definisi Spesifikasi Tes: adalah informasi yang diperlukan oleh bagian test, perbaikan, atau ahliahli instalasi agar mereka dapat mencek apakah instrumen atau sistim memenuhi standar penampilan yang dipersyaratkan.
Spesifikasi test tentunya merupakan dokumen yang perlu pemahaman, ini mencakup semua aspek dari karakteristik instrumen, hal-hal yang harus dicek, disetel, diukur, dan direkam (dicatat).
Lembaran standar untuk menuliskan spesifikasi tes yang logis tentang test dan penyetelan sebagai berikut :
a)   Judul, nomor tipe instrumen, nomor seri, spesifikasi, tanggal pengeluaran
b)   Daftar perlengkapan test yang diperlukan untuk melaksanakan test
c)    Pemeriksaan kesinambungan, isolasi, dan resistansi (dengan daya dipadamkan)
d)   Penyetelan taraf sinyal dan tegangan, pengukuran, dan pencatatan-pencatatan mengenai masing-masing perakitan sub. Beberapa dari test-test ini mungkin dapat dilakukan sebelum test akhir. (catu daya hidup).
e)   Test penampilan sistem dan instrumen
f)     Burn - in test (kadang-kadang disebut SOAK TEST).
Untuk menjamin agar unit produksi memenuhi semua aspek penampilan produksi yang telah disetujui, merupakan tugas para ahli test itu. Untuk itu diperlukan suatu ketrampilan dalam pengukuran dan mencari gangguan dengan cepat. Bila beberapa bagian dari instrumen yang tidak bekerja sesuai dengan spesifikasi, maka ahli test itu harus menemukan sebab dari kesalahan secepat mungkin dan kemudian menyerahkan instrumen itu, atau bagian rakitan itu kepada bagian produksi untuk diperbaiki. Disamping pengukuran dan mencari gangguan, ahli itu harus mencatat data yang diperlukan dengan teliti dari instrumen yang ditest.

d)       Menerapkan faktor yang mempengaruhi keandalan
Keandalan suatu alat atau instrumen elektronik tidak lepas dari faktor yang mempengaruhinya selama siklus hidup peralatan. Siklus hidup tersebut, dapat dibagi menjadi empat tahap, yakni :
§  Perancangan dan Pengembangan
§  Produksi
§  Penyimpanan dan Transportasi
§  Operasi

Tahap Perancangan dan Pengembangan
Pada tahap ini harus sudah disiapkan keandalan yang ingin dicapai, sehingga pada langkah berikutnya para ahli rancang akan diarahkan untuk mencapai target.
Adapun pekerjaan pada tahap ini meliputi:
§  Merancang rangkaian menentukan tata letak komponen, dan menguji prototype secara menyeluruh.
§  Merancang rangkaian dan memilih komponen yang tepat, sehingga tidak akan ada penitik-beratan hanya pada salah satu komponen saja. Untuk memiliki komponen yang tepat, dilakukan pemeriksaan setiap komponen atas peluang kegagalannya dalam rangkaian yang dirancang. Langkah ini disebut Analisis Kesalahan dan Titik-Berat.
§  Menentukan tata letak komponen, perakitan dan panel-panelnya. Pemasangan komponen hendaknya dilakukan dengan hati-hati agar tidak mengalami tekanan mekanis dan panas yang berlebihan.
§  Pengaruh lingkungan dimana alat tersebut akan dioperasikan, harus diperhitungkan dan harus dibuat proteksi untuk melawannya. Langkah proteksi ini mencakup penutupan yang rapat, penekanan dengan udara dingin, pemasangan anti getar atau pemasangan senyawa isolasi.
§  Pengujian prototipe secara menyeluruh dilakukan untuk melihat, apakah rancangan tersebut sudah memenuhi spesifikasi keandalan dan rujuk kerja yang telah ditentukan.
Produksi :
§  Komponen harus terjamin baik dan disimpan sesingkat mungkin. Untuk jumlah yang kecil dapat dilakukan pemeriksaan seluruhnya. Tetapi untuk jumlah yang besar, pemeriksaan dapat dilakukan dengan mengambil contoh produk (sample)
dan dengan metode analisis statistik.
§  Kerjasama dan ketrampilan karyawan. Setiap karyawan, pembuat alat, ahli produksi dan metode, operator perakitan, ahli test dan pemeriksaan membentuk mata rantai produksi dan dapat membantu menghasilkan produk berkualitas.
§  Kerangka pelatihan yang baik akan menjamin karyawan mampu menggunakan
teknik produksi dengan benar dan lebih efektif.
§  Peralatan produksi sesuai standart yang disyaratkan, dan dipelihara dengan baik.
§  Kondisi lingkungan kerja atau perakitan yang nyaman, seperti ventilasi udara yang baik, penerangan yang baik, temperatur ruang yang nyaman untuk pekerja dan alat, serta bebas debu untuk menjamin kondisi yang nyaman.
§  Peralatan test otomatis dapat digunakan untuk memeriksa alat hubung singkat atau terbuka pada jalur rangkaian. Soak test perlu dilakukan bila instrument dioperasikan pada temperatur yang diubah–ubah, dan siklus temperatur akan membantu mengenali komponen–komponen yang lemah.

Penyimpanan dan Transportasi
§  Metode penyimpanan akan mempengaruhi keandalan operasi instrumen tersebut.
§  Metode pengepakan harus diperhitungkan dalam spesifikasi keandalan. Pengepakan harus dapat melindungi instrumen dari korosi dan bahaya kerusakan mekanis, temperatur penyimpanan dan tingkat kelembaban harus selalu dikontrol.
§  Transportasi pada saat dijual, instrument harus diangkut dan hal ini akan mengalami getaran, kejutan mekanis, perubahan temperatur, kelembapan dan tekanan. Harus dikhususkan.

Operasi :
§  Kondisi lingkungan yang cocok.
§  Cara pengoperasian yang benar. Petunjuk operasi yang ditulis dengan baik harus dapat menjamin bahwa tidak akan ada kesalahan pemakaian.

e)        Menerapkan nilai keandalan
§  Keandalan adalah kemampuan suatu item untuk melaksanakan suatu fungsi yang dipersyaratkan dibawah suatu kondisi yang ditentukan dalam periode waktu tertentu.
§  Keandalan dan kualitas suatu peralatan akan mempengaruhi usia kerja alat tersebut. Suatu peralatan elektronika yang dibuat dengan mempertahankan faktor kualitas akan beroperasi dengan baik dalam jangka waktu yang lebih lama daripada suatu alat sistem yang dikerjakan dengan kurang memperhatikan faktor kualitas.
§  Untuk dapat meramalkan seberapa jauh keandalan suatu alat, maka definisi tentang keandalan itu sendiri harus diketahui.
§  Kegagalan adalah akhir kemampuan suatu item untuk melaksanakan fungsi yang dipersyaratkan.
§  Bila suatu item menunjukkan penurunan keandalannya, maka ini menunjukkan adanya gejala kegagalan.

§  Ada tiga tahap kegagalan selama usia pakai suatu peralatan.
1)      Tahap pertama disebut dengan kegagalan dini (infant mortality), yakni kegagalan peralatan sesaat setelah alat tersebut dibuat dan dikirimkan ke pelanggan. Kegagalan selama tahap ini disebabkan oleh kerusakan komponen yang telah dipasang pada peralatan tersebut. Biasanya kondisi operasi alat tidak berlangsung lama.  Peralatan biasanya masih berada dalam garansi perusahaan dan perbaikan menjadi tanggung jawab perusahaan. Penyebab lain dari kegagalan yang terlalu dini adalah kesalahan perancangan yang terlalu menitikberatkan pada satu bagian dari peralatan tersebut. Hal ini hanya mungkin terjadi pada produk yang baru dirancang dan ketidakmampuan perusahaan menyelesaikan semua kelemahan produk tersebut.
2)      Tahap kedua adalah kegagalan normal usia kerja peralatan. Laju kegagalan pada waktu tersebut  adalah paling rendah.
3)      Tahap ketiga adalah periode suatu peralatan mengalami laju kegagalan paling tinggi, yang disebabkan oleh usia kerja alat sudah berakhir. Selama waktu ini, semua tampak salah.


§  Hubungan antara keandalan (R) dan laju kegagalan sistem () dituliskan dengan persamaan :
R = e-lt
Dengan:

t
 = waktu operasi (jam)
l = kecepatan kegagalan sistem adalah jumlah dari semua kegagalan komponen (per jam);
e = basis logaritma,
R = keandalan dalam waktu t.
Maksud dari rumus itu ialah, bahwa peluang dari tidak adanya kegagalan
sistem dalam waktu t merupakan
fungsi eksponensial dari waktu tersebut. Dengan kata lain, makin lama sistem dioperasikan, keandalannya akan menjadi berkurang dan peluang kegagalannya akan naik.

Waktu kegagalan dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu :
1.       Kegagalan tiba-tiba, yakni kegagalan yang tidak dapat diduga melalui pengujian sebelumnya.
Contohnya: TV yang sedang dioperasikan dan tiba- tiba rusak tanpa sebab yang jelas.
2.      Kegagalan bertahap, yakni kegagalan yang dapat diduga melalui pengujian sebelumnya. Contohnya: TV pada bagian volumenya mulai derau saat dibesarkan atau dikecilkan potensio volumenya.

Tingkat Kegagalan
Ada 2 macam tingkat kegagalan yaitu:
1.      Kegagalan Sebagian atau Parsial adalah kegagalan akibat adanya deviasi karakteristik atau parameter di luar batas spesifikasi, tapi tidak sampai mengurangi fungsi alat  ecara menyeluruh.
Contohnya : generator fungsi yang masih dapat menghasilkan sinyal, tapi frekuensinya tidak sesuai dengan posisi batas ukurnya, TV yang hilang warna hijaunya dll.
2.      Kegagalan Menyeluruh atau Total disebabkan oleh adanya deviasi karakteristik atau parameter diluar batas spesifikasi sehingga secara menyeluruh mengurangi fungsi peralatan.
Contohnya generator fungsi yang tidak dapat menghasilkan seluruh bentuk gelombang, TV yang tak mau hidup dll.

Penyebab kegagalan
Kegagalan salah pemakaian adalah kesalahan yang disebabkan oleh pemakaian di luar batas kemampuan komponen atau alat tersebut.
Contohnya:
multimeter yang digunakan untuk mengukur tegangan AC tetapi dipasang pada posisi tegangan DC.

Kelemahan yang ada dalam item (komponen, peralatan ataupun sistem) walaupun dioperasikan dalam batas kemampuannya dapat juga menjadi penyebab kegagalan. Contohnya multimeter yang sedang digunakan untuk mengukur tegangan, tiba- tiba rusak walaupun pemakaiannya sudah benar.
Kombinasi Kegagalan
§  Kegagalan fatal (catastrophic) = kegagalan tiba-tiba + menyeluruh.
Contohnya : TV yang sedang dioperasikan dan tiba- tiba rusak sendiri.
§  Kegagalan degadrasi = kegagalan bertahap + tidak menyeluruh
(sebagian),
contohnya: TV yang volumenya mulai derau saat dibesarkan atau dikecilkan potensio volumenya.

f)         Menerapkan tingkat kegagalan, MTTF, MTBF
§   Tingkat kegagalan atau Kecepatan kegagalan / FR (FAILURE RATE) adalah banyaknya kegagalan per banyaknya jam komponen.
§   Pada peralatan elektronik, tekanan-tekanan yang menyebabkan kegagalan adalah:
1)      Kondisi operasi rancangan
§     Penggunaan tegangan dan arus.
§     Disipasi daya.
§     Tekanan mekanis yang disebabkan oleh metode yang telah ditetapkan.
2)  Kondisi lingkungan
§  Temperatur tinggi atau rendah.
§  Siklus temperatur, kelembaban yang tinggi.
§  Getaran dan kejutan mekanis.
§  Tekanan rendah atau tinggi.
§  Lingkungan yang menimbulkan karatan, radiasi ebu, serangan serangga atau jamur.
§  Kecepatan kegagalan (FailureRate / FR) dari komponen dapat ditemukan dengan mengoperasikan sejumlah besar komponen dalam suatu periode yang lama dan mencatat kegagalan yang terjadi.
§  Periode awal kecepatan kegagalan yang tinggi dikenal dengan istilah Burn-in atau Early Failure, yang diikuti dengan suatu periode dimana kecepatan kegagalan menuju nilai yang hampir konstan. Periode ini dikenal sebagai Ramdom Failure Period atau Useful Life.
§  Disini kegagalan akan menjadi acak, karena suatu yang kebetulan saja. Dengan menggunakan laju kegagalan sepanjang periode Useful Life, dapat dibuat suatu ramalan keandalan dengamenggunakan teori kemungkinan. Bila pengujian dilanjutkan di atas periode useful life, maka derajat kecepatan kegagalannya akan naik, gagal satu persatu karena proses usia, ini disebut periode wear out.
§  Variasi kecepatan kegagalan menurut waktu ditunjukkan secara grafis pada Gambar 2.24. Karena bentuknya seringkali disebut "bathtub curve"
Tabel 2. Kecepatan Kegagalan pada Komponen
Komponen
Tipe
Kecepatan kegagalan
(x 10-6/h)
Kapasitor
Paper
Polyester
Ceramic
Electrolytic (1. foil)
Tantalum (solid)
1
0.1
0.1
1.5
0.5
Resistor
Carbon composition
Carbon film
Metal film
Oxide film
Wire-wound
Variable
0.05
0.2
0.03
0.02
0.1
3
Hubungan
Solder
Crimped
Wrapped
Plug and sockets
0.01
0.02
0.001
0.05
Semikonduktor (Si)
Diodes (signal)
Diodes (regulator)
Rectifiers
Transistor < 1 Watt
> 1 Watt
Digital IC (plastic
DIL)
Linear IC(plastic DIL)
0.05
0.1
0.5
0.08
0.8
0.2
0.3
Komponen
lilitan
Audio inductors
R.F. coils
Power transformers
(each winding)
0.5
0.8
0.4
Saklar
(per contact)
0.1
Lampu &
indikator
Filament
LED
5
0.1
Valves
(Thermionic)
5


§   MTTF (Mean Time To Fail) adalah lamanya pemakaian komponen sampai dicapai kegagalan.
Rumusnya:   MTTF = 
MTTF ini untuk item-item yang tidak dapat direparasi, seperti komponen.
Sebagai contoh:
Sebuah resistor karbon film, dari tabel FR didapat = 0,2 x 10 –6 / jam, maka akan didapat umur komponen tersebut :
MTTF = 1 / FR
= 1 / 0,2 x 10-6
= 5 x 106 jam
= 208333,3 hari.
Hal ini menunjukkan usia yang sangat panjang untuk sebuah komponen yang berdiri sendiri (belum menyatu dalam sebuah rangkaian).

§  MTBF
MTBF (Mean Time Between Failures) adalah lamanya pemakaian suatu sistem sampai
dicapai kegagalan
.
Rumusnya:
FR(rangkaian) = FR(A) + FR(B) + FR(C)
FR(rangkaian) = l
Maka:
MTBF(rangkaian) = 1/  l
Sebagai contoh:
Suatu rangkaian mempunyai komponen : 4 resistor karbon film, 2 kapasitor elektrolit, 2 LED dan 2 transistor < 1 Watt, maka:
 FR(rangkaian) = ( 0,8 + 3 + 0,2 + 0,16) x 10-6/ jam = 4,16 x 10-6/jam

Jadi:
M T B F = 1 / 4,16 x 10-6 / jam
= 240384,615 jam
= 10016 hari.
Jadi kalau sudah dalam rangkaian maka tingkat kegagalan / kerusakan akan jauh lebih kecil dibandingkan kegagalan sebuah komponen saja.

Pertimbangan Biaya Keandalan

§  Gambar 4.a memperlihatkan pada biaya terendah (breakdown cost) sepanjang pembuatan, jika keandalan diperbaiki, biaya produksi dan perancangan naik, sementara biaya perbaikan dan penggantian gratis selama garansi turun. Perlu dicatat, bahwa grafik tersebut mempunyai titik biaya terendah. Dengan kata lain, suatu pabrik yang memproduksi produk dengan keandalan rendah mungkin akan mudah tersisih dalam bisnis, karena biaya yang harus dikeluarkan untuk menghasilkan produk secara total akan sangat tinggi.
§  Gambar 4.b merupakan jumlah dari biaya pembelian dan biaya perawatan. Biaya tersebut akan menurun dengan semakin baiknya keandalan. Grafik biaya pemilikan total juga mempunyai titik minimum, walaupun titik tersebut berada di sebelah kanan titik biaya minimum manufaktur. Jadi, pelanggan akan lebih memilih keandalan yang lebih baik dengan membayar harga untuk keandalan tersebut daripada mengharapkan suatu pabrik untuk menyediakan instrumen yang andal.

g)        Menerapkan hubungan antara kualitas dan keandalan
Hubungan antara keandalan (R) dan laju kegagalan sistem (l) dituliskan dengan persamaan :
R = e-lt
Dengan:
t = waktu operasi (jam)
l = kecepatan kegagalan sistem adalah jumlah dari semua kegagalan komponen (per jam);
e = basis logaritma,
R = keandalan dalam waktu t.

Maksud dari rumus itu ialah, bahwa peluang dari tidak adanya kegagalan sistem dalam waktu t merupakan fungsi eksponensial dari waktu tersebut. Dengan kata lain, makin lama sistem dioperasikan, keandalannya akan menjadi berkurang dan peluang kegagalannya akan naik.

Peluang kegagalan (Q) =1–R =1-e-lt
Karena MTBF atau m = 1/l maka R = e-t/m
Gambar 5 berikut menunjukkan grafik R terhadap t yang terbagi dalam interval m, menunjukkan bila t = m, yakni waktu operasi sama dengan MTBF, peluang keberhasilan operasi akan turun mendekati 0.37 atau 37%. Hanya bila waktu operasi relatif lebih pendek daripada MTBF, maka keandalan menjadi tinggi.
Beberapa cara untuk memperbaiki Keandalan ( R ) adalah dengan :
1.    Derating : mengoperasikan komponen dibawah batas maksimumnya.
Contohnya:
menggunakan resistor ½ Watt untuk rangkaian yang
sebenarnya hanya butuhresistor ¼ Watt.
2.    Redundancy:Menyambungkan suatu unit ke unit yang lain yang sama fungsinya, sehingga kalau yang satu gagal yang lain akan mengambil alih fungsinya.
Biasanya unit ini terpasang secara parallel.
Ada dua cara redundancy:
Aktif : bila suatu unit stand by hidup mengikuti suatu kegagalan.
Contohnya: UPS terpasang pada komputer, lampu darurat AC yang selalu siap menyala apabila tegangan AC mati dll.
Pasif :bila elemen-elemennya bersekutu membagi beban
atau melaksanakan fungsinya
secara terpisah.
Contohnya: generator pada gedung perkantoran yang tersedia tapi tidak dijalankan dan tidak otomatis.
Untuk menghitung Keandalan ( R ) jika dua unit / sistem masing-masing keandalannya Rx dan Ry terpasang:
Paralel :

Rxy = Rx + Ry – Rx.Ry atau
Qxy = Qx . Qy, dimana
Qx = 1- Rx.
Seri :
Rxy = Rx . Ry
Contohnya :
Sebuah catu daya, osilator dan penguat, semua digunakan dalam suatu sistem sederhana dipasang seri. Hitung keandalan masingmasing unit dan sistem untuk periode operasi 1000 jam, jika MTBF nya 20.000 jam, 100.000 dan 50.000 jam.
Jawab:
Keandalan catu daya untuk 1000 jam adalah
R p = e-t/m = e-0.05 = 0.95
Keandalan osilator :
R o = e-t/m = e-0.01 = 0.99
Keandalan penguat :
R a = e-t/m = e-0.02 = 0.98
Karena unit-unit dipasang secara seri, maka keandalan seluruh sistem:
Rs = Rp x Ro x Ra
= 0,95 x 0.99 x 0,98
= 0.922


Efek lingkungan utama yang berhubungan dengan kehandalan suatu item
adalah:
Tabel 3. Efek lingkungan terhadap item.
LINGKUNGAN
EFEK UTAMA
TINDAKAN DESAIN
Temperatur
tinggi
● Melampaui batas
daya dari kompo
nen
● Pemuaian dan
menjadi lunak. Peristiwa kimia naik:
tak awet
● Heatsink dan venti
lasi udara yang
ditiupkan
● Memilih komponen
dengan pemuaian
kecil dan karak
teristik temp. rendah
Temperatur
rendah
● Pergeseran, kere
gasan, kehilangan
penguatan dan
efisiensi
● Pemanasan dengan
temperatur yang ter
kontrol. Pemilihan
bahan yang benar.
Siklus
temperatur
● Tekanan berat /
kegagalan
● Penundaan termal
yang besar
Kelembaban

● Mengurangi
resistansi, isolasi,
perkaratan, jamur
● Gunakan isolasi yg
tidak menyerap air,
gunakan silicon, silicon
gel.
Getaran /
kejutan
● Memperlemah
baut baut kawat
penghubung, dll
● Bingkai anti getar,
ring per, pernis
Tekanan turun
● Turunnya tegang
an jatuh antara
kontak - kontak
● Jarak konduktor
konduktor dinaikkan
dan dijaga dari debu
dan kotoran