מרווח ביטחון

מרווח ביטחון הוא טכניקה המשמשת בבקרת מערכות במגוון רחב של תחומים, במיוחד בתחומי ההנדסה, הרפואה והכלכלה. יישום הטכניקה מתבצע על ידי השקעה של משאבים עודפים בבניית המערכת. שמות מקובלים נוספים הם טווח ביטחון, מקדם ביטחון. שמירת המערכת בתחומי מעטפת הביצועים: מערכות מתוכננות לתנאי פעולה מסוימים. מכיוון שלא תמיד קיימת שליטה על התנאים בהם פועלת המערכת, שימוש במרווחי ביטחון מקטין את הסיכוי לחריגה של המערכת בשל השינויים. מניעה או צמצום בזבוז של משאבים: על אף שבבסיסה משמעות מרווח הביטחון היא הקצאת משאבים עודפים, הרי שבטווח הארוך ניתן בדרך זו לצמצם אובדן. דוגמה לכך היא בניית כלי קיבול לנוזלים עם נפח גדול מנפח הנוזלים שאותם הוא אמור להכיל, ובכך מניעת גלישה של נוזלים עקב אי דיוקים בהזרמתם לכלי. הגנה על המערכת: לעיתים נועד מרווח הביטחון להגנה ישירה מפני פגיעות/תקלות על ידי הרחקת הגורם המסכן. מרווח פיזי - מתבטא בגדלה של המערכת, של חלק ממרכיביה או של טווח ההפעלה שלה. לדוגמה, בניתוח להסרת גידול יוסרו רקמות נוספות מעבר לאזור הגידול. מרווח זמן - מתבטא בהארכת משך הזמן המוקצה להפעלת המערכת. דוגמה: יציאה לדרך מוקדם יותר מהנדרש על פי זמן הנסיעה המוערך. מרווח תשומות (חוזק חומרים) - מתבטא בישום אמצעים באיכות גבוהה יותר. דוגמה - שימוש בבטון איכותי יותר מהמינימום הדרוש לבנייה. מרווח משאבים (משאבים שלא בהכרח ינוצלו) - מתבטא בהקצאת משאבים עודפים למערכת, שלא בהכרח ינוצלו אם לא יתרחש דבר בלתי צפוי. דוגמאות - עודף תקציב, כוח אדם בכוננות. מרווח מדידה - מתבטא בשינוי הערכים הנמדדים המשמשים את מערכת הבקרה. דוגמה - מוצרים הנמכרים לפי משקל יארזו עם שגיאת מדידה מכוונת כלפי מעלה, על מנת להימנע מסנקציות (תביעות משפטיות או של גופי פיקוח) עקב חוסר. במערכת המצויה בתנועה, הן במרחב והן בזמן, ניתן למקם את המרווח בתחילתה, בסופה, במהלך פעולתה או אף ליישם מספר מרווחי ביטחון במיקומים שונים. עם זאת, מיקום שגוי של מרווח הביטחון עלול לפגוע ביעילותו, אם לא לבטל אותה כליל. מרווח סטטי הוא מרווח שנקבע מראש - בין אם בבניית מערכת ובין אם בדרישות לביצועים, ואין אפשרות לנהל אותו. מרווח דינמי הוא מרווח שאינו קבוע מראש, אלא מנוהל באמצעות מערכות בקרה, באמצעות שיקול הדעת של מנהל המרווח או שילוב של שניהם. ניהול מרווח דינמי דורש זרימה מתמדת של נתונים, בחינתם, יישום של המרווח, בדיקת התאמת התוצאות למצב הרצוי וחוזר חלילה. המרווח הסטטי כביכול לא דורש השקעה של משאבים בניהולו, אך בפועל אם לא תוכנן נכון, ואם לא נבדקת יעילותו, עלול שלא להועיל ואף להזיק. במובן זה, גם המרווח הסטטי אינו בלתי משתנה - בניהול נכון הוא נבדק במשך הזמן, והחלטות על עדכונו עשויות (ואף אמורות, שכן העולם הוא דינמי) להתקבל. השיטה הבסיסית לקביעת מרווח ביטחון מבוססת על סטטיסטיקת הביצועים של המערכת או של מערכות דומות. מהנתונים הסטטיסטיים ניתן להסיק את תחום הערכים האפשריים של סטית המערכת, ואת ההסתברות להתרחשותה כפונקציה של גודל הסטיה. קביעת טווח הביטחון תתחשב בדרך כלל בערכים הללו, תוך התחשבות במשאבים הנדרשים ליישום במונחים של עלות-תועלת. ככל שטווח הביטחון רחב יותר, רמת הביטחון בביצועים של המערכת גבוהה יותר, אך לכך בדרך כלל נדרשת השקעה גדולה יותר של משאבים. לעיתים ניתן לבחור בין חלופות שונות להגנה על מערכת באמצעות מרווח ביטחון, כשכל אחת מהאפשרויות דורשת סוג שונה של משאבים. לדוגמה: בפס ייצור, אפשר להחזיק מלאי על רצפת הייצור על מנת להגדיל את הניצול של מכונות שאינן צוואר בקבוק. החלופה לשימוש במלאי כמקדם ביטחון תהיה שמירה על קיבולת ייצור פנויה מָספקת בכל משאבי המערכת שאינם צוואר הבקבוק, על מנת להבטיח באמצעותם את יכולת ההתאוששות של המערכת. על מנת להקל על תכנון טווח הביטחון, לעיתים קרובות ננקב ערך מספרי המייצג את הפער בין הביצועים המתוכננים של המערכת לבין הדרישות המיועדות להשגת טווח ביטחון רצוי. נוסחת מקדם הביטחון היא: ןוחטיב םדקמ = ןונכתה תשירד תכרעמה יעוציב {\displaystyle {\text{ןוחטיב םדקמ}}={\frac {\text{ןונכתה תשירד}}{\text{תכרעמה יעוציב}}}} למשל, אם הערכת העלות של מיזם היא 1,000,000, והתקציב שמוקצה למיזם הוא 1,100,000, מקדם הביטחון הוא 1.1. בהנדסת תחבורה, שול הדרך הוא דוגמה למרווח ביטחון פיזי - סטטי: ככל ששול הדרך רחב יותר, הוא מאפשר סטייה אקראית גדולה יותר של כלי הרכב מהכביש, מבלי שתיווצר סכנה של אובדן שליטה ברכב. אך ככל שהשול רחב יותר נדרשים יותר משאבים - הן שטח קרקע עבור הכביש, הן חומרים ועבודה עבור סלילת הכביש, והן בתחזוקה השוטפת של הכביש. במקרה של סטיית רכב, הרכב סוטה אל תוך המרווח - כלומר המרווח נמצא לפני המערכת. עם זאת, במידה וקיים מעקה בטיחות בצד הכביש לפני השול, יעילות השול קטנה בהרבה. שמירת מרחק, היא מרווח ביטחון פיזי - דינמי: המרווח מנוהל על ידי הנהג, והוא תלוי במהירות של כלי הרכב הנוסע לפניו - נתון משתנה באופן תדיר במהלך הנהיגה. מערכת התרעה מפני סכנות בנהיגה של מובילאיי מתריעה בפני נהגים על המרחק הנכון מכלי הרכב שלפניהם, ובכך מייעלת את ניהול מרווח הביטחון. גם בשמירת מרחק המרווח נמצא בדרך כלל לפני המערכת, אך בקרה יעילה של נהיגה נותנת את הדעת גם על הנעשה מאחורי המערכת - במקרה שמזוהה רכב הנצמד מאחורה, ניתן לשמור על מרווח ביטחון באמצעות האטת הרכב. חלון תרפויטי תוכנית מגירה אלי גולדרט, ערימת השחת, הוצאת סיאל 1991 מרווח הביטחון בלוחות זמנים באתר HCP - נתיבים קריטיים נסתרים מרווחי ביטחון ומרווחי תכנון (באנגלית) דוגמאות של חישוב מרווחי ביטחון בהנדסת תעופה וחלל, נאס"א. (באנגלית)