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Institut für Verkehrssicherheitund Automatisierungstechnik
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult. E. Schnieder
Technische Zuverlässigkeit
Dr.-Ing. Tamás Kurczveil
Kapitel 1 - Terminologie
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 2
VorlesungsübersichtStruktur
Kapitel 1
Terminologie
Kapitel 2
Grundlagen der Wahrscheinlichkeits-
rechnung
Kapitel 3
Ausgewählte Verteilungsfunktionen
Kapitel 4
Zuverlässigkeits-analyse mitPetri-Netze
Kapitel 5
Verlässlichkeits-analysen mitPROFUND
Kapitel 6
Systemzuverlässigkeit
Kapitel 7
Markovketten
Kapitel 8
Parameterschätz-verfahren
Kapitel 9
Vertrauensbereich
Kapitel 10
Instandhaltung
Kapitel 11
Zuverlässigkeitsdaten
Kapitel 12
Beschreibungsmittel
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 3
Einleitung und Terminologie der Technischen Zuverlässigkeit
Einführende Beispiele
Geschichtliche Entwicklung der Technischen Zuverlässigkeit
Terminologie (RAMSS)
Beispiele
Berufsbild des Zuverlässigkeitsingenieurs, VDI 4002
Literatur
InhaltsverzeichnisTerminologie
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 4
Wer sich auf andere
verlässt ist selbst
verlassen
Das einzig Verlässliche
ist die
Unzuverlässichkeit
Doppelt genäht hält besser
Sicher ist
sicher Vertrauen ist
gut, Kontrolle
ist besser
Wer einmal
lügt, …
Gut Ding will
Weile haben
Einführende Beispiele Verlässlichkeit in sprachlicher Erfahrung
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 5
Einführende Beispiele Schadensfälle im Eisenbahnbereich
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 6
43 Tote bei Flugzeugabsturz (07.09.2011)
[…] Die Maschine vom Typ Jak-42
habe vermutlich eine Antenne
gestreift, hieß es. Als Absturz-
ursache kämen ein technischer
Defekt und menschliches Versagen
in Frage. […]
[…] Allein in den vergangenen zwei Jahren kamen etwa 200 Menschen
bei Flugzeugabstürzen in Russland ums Leben. […]
Quelle: Stuttgarter Zeitung
Einführende Beispiele Schadensfälle im Luftfahrtbereich
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 7
Haben Elektrogeräte ein eingebautes Verfallsdatum?
[…] Forderung nach mehr Verantwortung
Dass Geräte heute häufig schnell auf dem Müll landen, ist kaum zu vermeiden. Denn
wichtige Geräteteile sind fest eingebaut oder miteinander verlötet oder verklebt. Eine
Reparatur wird dadurch unmöglich oder extrem teuer. Ob elektrische Zahnbürste,
Akkuschrauber oder MP3-Spieler - bei vielen Geräten sind die Akkus fest im Gehäuse
befestigt und damit nicht austauschbar. Und die Geräte sind nach zwei bis drei Jahren
deshalb nicht mehr zu gebrauchen. […] [Quelle: http://www.stern.de/tv/sterntv/grosser-stern-tv-test-
haben-elektrogeraete-ein-eingebautes-verfallsdatum-
1824016.html]
Einführende Beispiele Lebensdauer von Elektrogeräten
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 8
Quelle: Jahresbericht des KBA 2010
Einführende Beispiele Rückrufe durch das Kraftfahrzeugbundesamt (KBA)
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 9
Quelle: Jahresbericht des KBA 2010
Einführende Beispiele Rückrufe durch das Kraftfahrzeugbundesamt (KBA)
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 10
Quelle: Jahresbericht des KBA 2010
Einführende Beispiele Rückrufe durch das Kraftfahrzeugbundesamt (KBA)
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 11
Quelle: Jahresbericht des KBA 2010
Einführende Beispiele Rückrufe durch das Kraftfahrzeugbundesamt (KBA)
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 12
Quelle: Jahresbericht des KBA 2010
Einführende Beispiele Verteilung der Mängel überwachter Rückrufe bei Kraftfahrzeugen
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 13
vor 1900:
Studie über die Lebensdauer eines Kugellagers im Rahmen einer
eisenbahntechnischen Entwicklung.
bis ca. 1930:
Die Aktivitäten waren im wesentlichen auf mechanische Systeme beschränkt.
Mit der Entwicklung von elektrischen Systemen untersuchten Ingenieure
Maßnahmen zur Erhöhung der Verfügbarkeit von Stromquellen.
Sammlung von statistischen Daten zu Ausfällen von Flugzeugkomponenten,
insbesondere den Triebwerken.
Geschichtliche Entwicklung der Technischen ZuverlässigkeitAnfänge: vor 1900 – 1930
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 14
Sammlung von statistischen Daten zu Flugzeugunfällen.
Auswahl von zukünftigen Komponenten auf Basis dieser Kennzahlen.
In den Veröffentlichungen von Pugsley von 1939 und 1942 sagt er aus, dass
unter Berücksichtigung aller Fehlerursachen die wahrscheinlich zu einem
Flugzeugunfall führen, die Unfälle eine Rate von 10-5 pro Stunde und für bauliche
Ursachen von 10-7 pro Stunde nicht überschreiten sollten. Dies war eine der
ersten Risikozielsetzungen im Bereich der Flugzeugsicherheit.
Vor den 40er Jahren wurden Zuverlässigkeitsaspekte ausschließlich auf der Basis
von Erfahrungswissen der Ingenieure behandelt.
Geschichtliche Entwicklung der Technischen ZuverlässigkeitIn den 30er Jahren
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 15
Wernher von Braun arbeitet im zweiten Weltkrieg am
Marschflugkörper V1
Vorher: „A Chain is no stronger than its weakest link“.
Die V1 müsste so stark sein, wie ihr schwächstes Glied.
Im Test fielen aber auch vermeintlich starke Glieder aus.
Sie kamen zur Erkenntnis, dass alle Komponenten berücksichtigt
werden müssen.
Vermutung, dass die Überlebenswahrscheinlichkeit des Systems einem
Durchschnittswert der Überlebenswahrscheinlichkeit der Komponenten
entspricht.
Aus den Erkenntnissen des Mathematikers Erich Pieruschka wurde die
entsprechende Formel entwickelt.
Daraus folgte, die Überlebenswahrscheinlichkeit der Komponenten musste
deutlich größer sein, als die des angestrebten Systems.
Geschichtliche Entwicklung der Technischen ZuverlässigkeitIn den 40er Jahren
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 16
Captain Murphy arbeitete als Ingenieur bei der Edwards Air Force
Base, wo Tests mit Raketenschlitten durchgeführt wurden.
Es gab zwei Möglichkeiten die verwendeten Sensoren an der
Testperson zu befestigen, wovon nur eine Möglichkeit für das
Experiment richtig war. Der Techniker hatte bei diesem kostspieli-
gen Experiment systematisch alle Sensoren auf die falsche Art
angeschlossen.
„if there is any way he can do it wrong, he will“.
Geschichtliche Entwicklung der Technischen Zuverlässigkeit1949: Murphy‘s law
„If anything can go wrong, it will“
(„Alles, was schiefgehen kann, wird auch schiefgehen.“)
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 17
Entwicklung der Zuverlässigkeitstechnik insbesondere in den Vereinigten Staaten
im militärischen Bereich durch die Zunahme elektronischer Systeme.
Untersuchungen ergaben, dass für elektronische Systeme das Doppelte der
Beschaffungskosten jährlich für die Instandhaltung aufgebracht werden musste.
1952 gründete das US-Verteidigungsministerium (Department of Defense) die
„Advisory Group on Reliability of Electronic Equipment“ (AGREE).
Die Zuverlässigkeitstechnik muss ein integraler Bestandteil der Entwicklung und
Konstruktion sein. Vor Produktion wurden Tests unter erschwerten Bedingungen
(Temperatur, Vibration, …) durchgeführt.
Es wurde empfohlen, dass ein mittlerer Ausfallabstand MTBF (Mean Time
Between Failures) zu berechnen ist.
1954: International Reliability and Maintainability Symposium.
Geschichtliche Entwicklung der Technischen ZuverlässigkeitIn den 50er Jahren
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 18
Entwicklung der Zuverlässigkeitstechnik insbesondere im Bereich der Luft- und
Raumfahrt und im Bereich der Nuklearwaffen.
Entwicklung von prädiktiven Fehleranalysemethoden
Zuverlässigkeitsblockdiagramm
Fehlerbaumanalyse
FMEA (Failure Mode and effects analysis)
1965: Veröffentlichung des US-Verteidungsministeriums „Reliability Programs for
Systems and Equipment“. Empfehlung einen Zuverlässigkeitsprozess in Design,
Entwicklung und Herstellung zu integrieren.
Der Erfolg dieser Anstrengungen zeigte sich in den nächsten Jahren und letztlich
wurden Standards auf internationaler Ebene von der IEC harmonisiert.
Es erscheinen eine Vielzahl von Büchern und Beiträgen zum Thema
Zuverlässigkeit → siehe Literatur
Geschichtliche Entwicklung der Technischen ZuverlässigkeitIn den 60er Jahren
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 19
Zuverlässigkeitsanalysen, z.B.
Kernkraftanlagen
Offshore-Technologie
Elektronik/Mensch
Systematisierung der Auszeichnungen in Industrie und Behörden
Entwicklung einer Qualitäts-Kultur
Aufbau öffentlicher Überwachungen für weitere Branchen (z.B. Automobil)
auf probabilistische Zuverlässigkeit aufbauende Sicherheitstechnik
Geschichtliche Entwicklung der Technischen ZuverlässigkeitVon den 70er Jahren bis zur Gegenwart
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 20
Verlass
trügerisch
klarunklar
eindeutig
vieldeutig
unscharfscharf
definitiv
indefinit
redlich
unredlich
verlässlich
unzuverlässig
heil
unheil
glaubwürdig
unglaubwürdig
wahr
falsch richtig
unwahr
RechtUnrechtfehlerfrei
unsicher
heil
kaputt
unschädlich schädlich
ungefährlich
Schaden
unsterblich
sterblich
LebenTod
vital
krank
sprachlich
psychologisch
Information
physisch
medizinisch
TerminologieAllgemeines
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 21
Ausfall Verfügbarkeit Ausfallrate Betrieb Genauigkeit Instandhaltbarkeit Instandhaltung Mean Time To Maintain Mean Time To Repair (mittlere Reparaturzeit,durchschnittliche Zeit bis zur Reparatur Sicherheit Ausfallart Ausfalldatum, Ausfalldaten Ausfalldauer Ausfallhäufigkeit Funktion Inspektion Instandsetzung InstandsetzungsmaßnahmeKlarzeit Komponente mittlere Instandsetzungsdauer Redundanz Technische Zuverlässigkeit Wartung Wartungsintervall Baugruppe Baugruppenebene Bauteil BetrachtungseinheitBetrachtungszeitraum Ereignisrate Funktionszuverlässigkeit Inspektionsintervall Instandsetzungsdauer Komponentenebene Mean Active Repair Time präventive Instandhaltung präventiveMaßnahme Reparaturzeit Störung Unsicherheit Wartbarkeit Wartungsmaßnahme Wiederherstellung Alterung Anlage Bestandteil Betriebsalter Dauerbetrieb Fehlerdiagnose fehlerhafteKomponente fehlerhaftes Gerät Folgeausfall Gerät innere (theoretische) Verfügbarkeit Instandsetzbarkeit korrektive Instandhaltung Mittlere Betriebszeit (MTBI) zwischen zweiInstandhaltungsmaßnahmen (präventiv und korrektiv) mittlere Betriebszeit T mittlere Reparaturzeit planmäßige Instandhaltung planmäßige Instandhaltungsmaßnahme präventiveInstandhaltungsart Teilausfall Totalausfall Umweltbedingung vorbeugende (präventive) Instandhaltung Zuverlässigkeits-Kenngröße Anlagenebene Anlagenelement Betriebszeit zwischenzwei präventiven Instandhaltungsmaßnahmen Abweichung Arbeitsbelastung Aufwand ausgefallene Funktionsgruppe ausgefallener Kanal ausgefallener Operationspfad Aussagenauigkeitaußerplanmäßige (korrektive) Instandhaltungsmaßnahmen Austausch Austauschbarkeit Beanspruchungszyklus bedarfsfreie Zeit Bedarfskenngrößen Beschädigung BetriebspauseBetriebsstunde Betriebszeit Demontage eingeprägte (technische) Verfügbarkeit Einsatzbedingung Ersatzteil Erwartungswert fehlerhaftes Teil Funktionsgruppe FunktionsprüfungIndienststellung innere Säuberung Instandhaltbarkeits-Demonstration Instandhaltbarkeits-Test Instandhaltungsaufwand Instandhaltungsmaßnahme Instandhaltungsstufe instandsetzbarerBestandteil Instandsetzungsvorgang korrektive Instandhaltungsmaßnahme korrektiver Vorgang Korrosion Leistungsfähigkeit Mittel Mittlere Betriebszeit T zwischen zweiInstandsetzungsmaßnahmen periodische Inspektion präventiver Vorgang Prüfen qualitatives Merkmal quantitative Kenngröße redundantes Gerät reparierte Komponente repariertes Gerätstilllegen Störungsart technische Dokumentation Verschleiß Verschmutzung Verteilungsfunktion voll funktionsfähig vorbeugende Maßnahme vorbeugender Austausch vorbeugenderTeilewechsel Aussetzbetrieb Bedienpersonal Überholung Überholungsintervall (1-?)-Quantilwerte Anzahl der Instandsetzungen, bezogen auf eine bestimmte Betriebszeit Anzahl npräventiver und korrektiver Instandhaltungsmaßnahmen, bezogen auf eine bestimmte Betriebszeit Anzahl n(t) präventiver Instandhaltungsmaßnahmen, bezogen auf eine bestimmteBetribeszeit t Anzahl n(t) von Instandsetzungsmaßnahmen, bezogen auf eine bestimmte Betriebszeit t Anzeige Anzeigeelement Arbeitsbedingung Ausbildungsumfang AuswechselnBefestigungselement Bereitstellung Beurteilung Bewahrung Condition Monitoring Dauer TK eines bestimmten Instandsetzungsvorgangs (aktive Zeitanteile) Eignung Einbau EinhaltungEndprüfung Erprobungsphase Fehlerlokalisierung Fehlermeldung Fehlersignal Funktionsmerkmal Geräteebene Inspizierbarkeit Inspizieren Instandhaltbarkeits-VorgabeInstandhaltungskreislauf Instandhaltungspersonal Istzustand Justierarbeit Justieren Kalibrierarbeit Kalibrierbarkeit Kalibrieren Lagerfähigkeit mittlere Dauer Nutzungsphase periodischeMessung periodischer Austausch planmäßig Prüfbarkeit Quantil redundante Anlage Reinigen sicherheitstechnisch zulässig Sollwert Sollzustand Spezifikation stationäre BedingungÜberwachbarkeit Überwachungseinrichtung Verschleißausfall Verschleißteil Zugänglichkeit Aufwandskenngröße administrative Bedingung aktiver Anteil aktiver Zeitanteil Anmarsch Aufwandan Mannstunden (MHK) für einen bestimmten Instandsetzungsvorgang Aufwand an Mannstunden (MHp) für einen bestimmten präventiven Instandhaltungsvorgang Aufwand anMannstunden (MHp/t) für präventive Instandhaltung, bezogen auf eine bestimmte Betriebszeit t Ausbau Ausbildungstiefe Auswerten Boroskopische Inspektion Darstellungselement Dauer Tpeines bestimmten präventiven Instandhaltungsvorgangs Effektivität Einsatz Einzelmaßnahme Entwicklung Erwartungswert für den Aufwand an Mannstunden (MHK) fürInstandsetzungsmaßnahmen, bezogen auf eine bestimmte Betriebszeit Erwartungswert für die Instandsetzungs-Kosten, bezogen auf eine bestimmte Betriebszeit t Erwartungswert MHK fürden Aufwand an Mannstunden pro Instandsetzungsvorgang (mittlerer Mannstundenverbrauch pro Vorgang, aktive Anteile) Erwartungswert MHp Erwartungswert MHp für den Aufwand anMannstunden pro präventiven Instandhaltungsvorgang (mittlerer Mannstundenverbrauch pro Vorgang) Erwartungswert MMHp MA Erwartungswert TK für die Dauer onInstandsetzungsvorgängen (mittlere Dauer pro Vorgang) Erwartungswert Tp Erwartungswert Tp für die Dauer von Instandhaltungsvorgängen (mittlere Dauer pro Vorgang) FeststellungFormblätter gewichtete Mittelwertbildung Grundüberholung instandhaltbare technische Erzeugnisse Instandhaltbarkeits-Broschüre Instandhaltungsdatum, InstandhaltungsdatenInstandhaltungs-Datum, Instandhaltungs-Daten Instandhaltungsebene Instandhaltungskonzept Instandsetzungsaufwand instandsetzungsfreie Baugruppe instandsetzungsfreie Komponenteinstandsetzungsfreies Gerät instandsetzungsfreundliche Baugruppe instandsetzungsfreundliche Komponente instandsetzungsfreundliches Gerät Kalenderzeit Kenntnis Klartextkontinuierliche Beobachtung kontinuierliche Messung kontinuierliches Messen Kosten für präventive Instandhaltung, bezogen auf eine bestimmte Betriebszeit t Kühlmittel LagerhaltungLangzeitversuch Lastspiel Leckstelle Lernkurve logistische Bedingung Lokalisierung Maintenance Man Hours (corrective) per Maintenance Action Maintenance Man Hours (corrective) perMonth of Operation Maintenance Man Hours (corrective) per Operation Hour Maintenance Man Hours per Maintenance Action Maintenance Man Hours per Month of Operation MaintenanceMan Hours per Operating Hour Mannstunde Mannstunden-Aufwand Mannstunden-Verbrauch Mannstunden-Verbrauch für Instandsetzungs-Maßnahmen, bezogen auf einen bestimmteBetriebszeit Mannstunden-Verbrauch für präventive Instandhaltung, bezogen auf eine bestimmte Betriebszeit Materialerhaltungsstufe Meldung Meßeinrichtung Meßergebnis Meßgerätmittlerer Mannstundenverbrauch Mittlerer Zeitverbrauch pro Instandsetzungsmaßnahmen Modulbauweise Modulwechsel Nacharbeiten Operationspfad Organisationsbereich periodischeBeobachtung periodisches Messen Personal-Qualifikation Platzhalter Prozentualer Anteil präventiver (bzw. korrektiver) Instandhaltungsmaßnahmen bezogen auf die Gesamtzahl derInstandhaltungsmaßnahmen Prozentualer Mannstunden-Anteil für Instandsetzungsmaßnahmen, gegliedert nach Instandhaltungsstufen bzw. -ebenen Prozentualer Mannstunden-Anteil fürpräventive Instandhaltung Prüfanschluss Prüfergebnis Prüfgerät Prüfkonzept Prüfmittel Prüfprogramm Prüfpunkt Prüftiefe Prüfumfang Prüfverfahren Prüfvorschriften redundanterOperationspfad Reparaturebene Schmieren Schmiermittel Schmierstelle Schmierstoff Schmierstoffwechsel Schwierigkeitsgrad Selbstprüfeinrichtung Sicherungsprogramm für dieInstandhaltbarkeit Signalabfrage Standard mit bekannter Meßunsicherheit Standardisierung Stimulussignal Toleranz Toleranzbereich Verbindung Verbindungselement verfügbarkeitswirksamverfügbarkeitswirksame präventive Instandhaltungsmaßnahme verfügbarkeitswirksame Reparatur Vorgangsrate Warnleuchte Warnsignal Zeitaufwand Zeitbedarf Zerlegung Zuverlässigkeits-Vorgabe Ausfalldauer
Die bisher wichtigsten:
• Ausfall
• Verfügbarkeit
• Ausfallrate
• Betrieb
• Instandhaltbarkeit
• Instandhaltung
• Mean Time To Maintain
• Mean Time To Repair
• Sicherheit
• Zuverlässigkeit
320 Termini in der VDI 4004 identifiziert, extrahiert und priorisiert:
TerminologieVDI-Richtlinie 4004: „Handbuchs Zuverlässigkeit“ – Zuverlässigkeitskenngrößen
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 22
Überlebensfähigkeit
die Fähigkeit
einer Einheit, eine
geforderte Funktion unter
gegebenen Bedingungen für ein
gegebenes Zeitintervall zu erfüllen.
Reliability
the ability
of an item to perform a
required function under
given conditions for a
given time interval.
Terminologie - Formulierung zuverlässigkeitstechnischer Begriffe Reliability in Anlehnung an IEC 60050
Intervall
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 23
Ein Eurofighter (links) hat zwei Triebwerke, benötigt aber nur eines, um gefahrlos
landen zu können. Eine Lockheed Martin F35 Lightning hat nur ein Triebwerk.
http://de.wikipedia.org/wiki/Eurofighter_EF_2000 http://www.offiziere.ch/?cat=8&paged=8
Überlebensfähigkeit
die Fähigkeit
einer Einheit, eine
geforderte Funktion unter
gegebenen Bedingungen für ein
gegebenes Zeitintervall zu erfüllen.
Reliability
the ability
of an item to perform a
required function under
given conditions for a
given time interval.
Terminologie - Formulierung zuverlässigkeitstechnischer Begriffe Beispiel: Reliability
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 24
Ein Eurofighter (links) hat zwei Triebwerke, benötigt aber nur eines, um gefahrlos
landen zu können. Eine Lockheed Martin F35 Lightning hat nur ein Triebwerk.
http://de.wikipedia.org/wiki/Eurofighter_EF_2000 http://www.offiziere.ch/?cat=8&paged=8
Überlebensfähigkeit
die Fähigkeit
einer Einheit, eine
geforderte Funktion unter
gegebenen Bedingungen für ein
gegebenes Zeitintervall zu erfüllen.
Reliability
the ability
of an item to perform a
required function under
given conditions for a
given time interval.
„[…] Die Kritiker eines Kampfflugzeuges mit einem Triebwerk finden, dass eine solchkritische Komponente
doppelt vorhanden sein
müsse, so dass bei
einem Ausfall eines
Triebwerks der Flieger
unversehrt landen kann.
[…].“
Terminologie - Formulierung zuverlässigkeitstechnischer Begriffe Beispiel: Reliability
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 25
Instandhaltbarkeit
die Fähigkeit
einer Einheit, unter
gegebenen Anwendungsbedingungen
in einem Zustand erhalten bzw. in ihn
zurückversetzt werden zu können, in
dem sie eine geforderte Funktion erfüllen
kann, wobei vorausgesetzt wird, dass die
Instandhaltung unter den gegebenen
Bedingungen mit den vorgeschriebenen
Verfahren und Hilfsmitteln durchgeführt wird.
maintainability
the ability
of an item under
given conditions of use,
to be retained in, or restored to,
a state in which it can perform a
required function, when
maintenance is performed under
given conditions and using stated
procedures and resources.
Terminologie - Formulierung zuverlässigkeitstechnischer Begriffe Maintainability in Anlehnung an IEC 60050
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 26
Instandhaltbarkeit
die Fähigkeit
einer Einheit, unter
gegebenen Anwendungsbedingungen
in einem Zustand erhalten bzw. in ihn
zurückversetzt werden zu können, in
dem sie eine geforderte Funktion erfüllen
kann, wobei vorausgesetzt wird, dass die
Instandhaltung unter den gegebenen
Bedingungen mit den vorgeschriebenen
Verfahren und Hilfsmitteln durchgeführt wird.
maintainability
the ability
of an item under
given conditions of use,
to be retained in, or restored to,
a state in which it can perform a
required function, when
maintenance is performed under
given conditions and using stated
procedures and resources.
http://de.wikipedia.org/wiki/Eurofighter_EF_2000
„Der Austausch eines Triebwerks des
Eurofighters dauert weniger als 45 Minuten.“
Terminologie - Formulierung zuverlässigkeitstechnischer Begriffe Beispiel: Maintainability
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 27
Verfügbarkeit
die Fähigkeit
einer Einheit, zu einem
gegebenen Zeitpunkt oder während
eines gegebenen Zeitintervalls eine
geforderte Funktion unter
gegebenen Bedingungen erfüllen zu
können, vorausgesetzt, dass die
erforderlichen äußeren Hilfsmittel
bereitgestellt sind.
availability
the ability
of an item to be in
a state to perform a
required function under
given conditions at a
given instant of time or over a
given time interval, assuming that the
required external resources are
provided.
Terminologie - Formulierung zuverlässigkeitstechnischer Begriffe Availability in Anlehnung an IEC 60050
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 28
Frage:
Führt eine hohe Überlebensfähigkeit
zwangsläufig zu einer hohen
Verfügbarkeit?
http://www.flickr.com/photos/velo_denz/2895271014/
Verfügbarkeit
die Fähigkeit
einer Einheit, zu einem
gegebenen Zeitpunkt oder während
eines gegebenen Zeitintervalls eine
geforderte Funktion unter
gegebenen Bedingungen erfüllen zu
können, vorausgesetzt, dass die
erforderlichen äußeren Hilfsmittel
bereitgestellt sind.
availability
the ability
of an item to be in
a state to perform a
required function under
given conditions at a
given instant of time or over a
given time interval, assuming that the
required external resources are
provided.
Terminologie - Formulierung zuverlässigkeitstechnischer Begriffe Beispiel: Availability
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 29
Antwort:
Nein, ggf. wirkt eine schlechte
Instandhaltbarkeit einer hohen
Verfügbarkeit entgegen (vgl. Douglas
DC-3 “Rosinenbomber”).
http://www.flickr.com/photos/velo_denz/2895271014/
Verfügbarkeit
die Fähigkeit
einer Einheit, zu einem
gegebenen Zeitpunkt oder während
eines gegebenen Zeitintervalls eine
geforderte Funktion unter
gegebenen Bedingungen erfüllen zu
können, vorausgesetzt, dass die
erforderlichen äußeren Hilfsmittel
bereitgestellt sind.
availability
the ability
of an item to be in
a state to perform a
required function under
given conditions at a
given instant of time or over a
given time interval, assuming that the
required external resources are
provided.
Terminologie - Formulierung zuverlässigkeitstechnischer Begriffe Beispiel: Availability
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 30
Frage: Was wird Ihrer Meinung nach bei einer Bohrinsel gefordert sein? Ein hohe
Überlebensfähigkeit, eine gute Instandhaltbarkeit oder eine hohe Verfügbarkeit?
Terminologie - Formulierung zuverlässigkeitstechnischer Begriffe Beispiel: Bohrinsel
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 31
Frage: Was wird Ihrer Meinung nach bei einer Bohrinsel gefordert sein: Ein hohe
Überlebensfähigkeit, eine gute Instandhaltbarkeit oder eine hohe Verfügbarkeit?
Antwort:
Eine hohe Verfügbarkeit, da „auf
lange Sicht“ möglichst wenige
Anlagenstillstände erwünscht
sind.
Terminologie - Formulierung zuverlässigkeitstechnischer Begriffe Beispiel: Bohrinsel
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 32
Zuverlässigkeit
Zusammenfassender Ausdruck zur
Beschreibung der Verfügbarkeit
und ihrer Einflussfaktoren
Überlebensfähigkeit,
Instandhaltbarkeit und
Instandhaltungsbereitschaft
dependability
the collective term used to describe the
availability performance and its
influencing factors:
reliability performance,
maintainability performance and
maintenance support performance.
Terminologie - Formulierung zuverlässigkeitstechnischer Begriffe Dependability in Anlehnung an IEC 60050
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 34
Terminologie - Formalisierung zuverlässigkeitstechnischer BegriffeFormalisierung und Relationierung (i)
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 35
Terminologie - Formalisierung zuverlässigkeitstechnischer BegriffeFormalisierung und Relationierung (ii)
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 36
Terminologie - Formalisierung zuverlässigkeitstechnischer BegriffeFormalisierung und Relationierung (iii)
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 37
Terminologie - Formalisierung zuverlässigkeitstechnischer BegriffeFormalisierung und Relationierung (iv)
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 38
Terminologie - Formalisierung zuverlässigkeitstechnischer BegriffeFormalisierung und Relationierung (v)
(LV Technische Sicherheit)
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 39
TerminologieWichtige Begriffe der Verlässlichkeit nach VDI 4004-5 (Entwurf) (i)
Begriff: Definition:
Ausfall Beendigung der Fähigkeit einer Einheit, eine geforderte Funktion
zu erfüllen
Ausfallrate Grenzwert – falls er existiert – des Quotienten bedingte
Wahrscheinlichkeit, dass der Zeitpunkt des Ausfalls einer nicht
instandzusetzenden Einheit in ein gegebenes Zeitintervall (t, t+ Δt)
fällt, durch Dauer Δt dieses Zeitintervalls, wenn Δt gegen null geht
und die Einheit bis zum Beginn des Zeitintervalls nicht ausgefallen
ist.
Betrieb Zusammenwirken aller technischen und administrativen
Maßnahmen in der Absicht, eine Einheit zur Erfüllung der
geforderten Funktion zu befähigen, und zwar unter
Berücksichtigung der Anpassung an die Änderung der externen
Bedingungen.
Fehlzustand Zustand einer Einheit, in dem sie unfähig ist, eine geforderte
Funktion zu erfüllen, wobei die durch Wartung oder andere
geplante Handlungen bzw. durch das Fehlen äußerer Mittel
verursachte Funktionsfähigkeit ausgeschlossen ist.
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 40
TerminologieWichtige Begriffe der Verlässlichkeit nach VDI 4004-5 (Entwurf) (ii)
Begriff: Definition:
Funktionseinheit Betrachtungseinheit, deren Abgrenzung nach Aufgabe oder
Wirkung erfolgt und ihre physikalischen Ressourcen einschließt.
Instandhaltbarkeit
(Eigenschaft einer Einheit)
Fähigkeit in einem Zustand erhalten oder in ihn zurückversetzt
werden zu können, in dem sie, unter gegebenen Anwendungs-
und Instandhaltungsbedingungen, eine geforderte Funktion
erfüllen kann.
Instandhaltung Kombination aller technischen und administrativen Maßnahmen
einschließlich Überwachungsmaßnahmen, mit denen eine Einheit
im funktionsfähigen Zustand erhalten oder in ihn zurückversetzt
werden soll.
Verfügbarkeit Fähigkeit einer Einheit, zu einem gegebenen Zeitpunkt oder
während eines gegebenen Zeitintervalls eine geforderte Funktion
unter gegebenen Bedingungen erfüllen zu können, vorausgesetzt,
dass die erforderlichen äußeren Hilfsmittel bereitgestellt sind.
Zuverlässigkeit Benennung der Zusammenfassung der Eigenschaften
Überlebensfähigkeit, Instandhaltbarkeit und Verfügbarkeit.
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 41
Tätigkeiten des Zuverlässigkeitsingenieurs:
ZI muss über gesamten Produktlebenszyklus dafür sorgen, dass mit qualitativen
und quantitativen Ansätzen Zuverlässigkeitsziele erreicht werden
Ermittlung technischer Risiken in Bezug auf funktionelle Anforderungen
Festlegung, Kontrolle und Dokumentation geeigneter Maßnahmen zur
Zuverlässigkeitssicherung
Entwicklung und Implementierung konsistenter Zuverlässigkeitskonzepte
Analyse von Systemen/Modulen/Komponenten/Prozessen, bezüglich zeitlichen
Verhaltens der Funktionen und Wechselwirkungen mit entsprechenden Einheiten
Ermittlung, Spezifikation, Verifizierung und Validierung von Zuverl.-Maßgrößen
Vorgaben und Lieferung von Beiträgen während der Entwicklung
Identifikation von Schwachstellen, Initiierung von Verbesserungen
Vorschläge für Änderungen an Betrachtungseinheit und in Instandhaltung
Erstellung von Sicherheits- und Zuverlässigkeitsnachweisen
Berufsbild des Zuverlässigkeitsingenieurs (ZI)VDI-Richtlinie VDI 4002, Blatt 1 (i)
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 42
Aufgaben des Zuverlässigkeitsingenieurs tragen im Projektablauf wesentlich bei zur
Reduzierung von Garantie- und Gewährleistungskosten
Verringerung von Ausfallraten
Reduzierung bzw. Steuerung der Lebensdauerkosten
Verbesserung der Auslegung von Produkten
Verkürzung von Testdauern
schnellen Identifikation von Trends und Problemschwerpunkten
faktenbasiert nachvollziehbaren Geschäftsentscheidungen
Ermittlung von Lieferantenqualifikationen und Änderungen von Auslegung bzw.
von Prozessen
Prozessverbesserungen und Optimierung von Instandhaltungsplanungen
Reduktion von Instandhaltungskosten
zielorientierten Anfrage- und Vertragsgestaltung als Vertrauen bildende,
Verständnis verbessernde und Konflikte verhindernde Hilfsmittel
Berufsbild des Zuverlässigkeitsingenieurs (ZI)VDI-Richtlinie VDI 4002, Blatt 1 (ii)
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 43
Vom ZI zu begleitende Phasen eines Projektlebenszyklus:
Planungs- und Konzeptphase:
Bsp.: Festlegung von Zuverlässigkeitsanforderungen (z.B. MTBF, σ) im Lastenheft
Detailentwicklung:
Bsp.: qualitative und quantitative Zuverlässigkeitsanalyse zur Auffindung von Fehlern (z.B.
FMEA, FTA); Planung von Prüfungen; Erarbeitung von Instandhaltungskonzepten
Fertigung:
Bsp.: Optimierung der Fertigungsabläufe, um fehlerarme Produktion zu gewährleisten
Betrieb:
Bsp.: Lokalisierung und Beseitigung von Schwachstellen zu Beginn der Betriebsphase; Soll-
Ist-Vergleich zwischen Analysen, Berechnungen und Erprobungen während der Entwicklung
und des Kundenbetriebs
Entsorgung:
Bsp.: Nachweis über sachgerechte Entsorgung; Gefährdungsanalyse für Entsorgungsprozess
Berufsbild des Zuverlässigkeitsingenieurs (ZI)VDI-Richtlinie VDI 4002, Blatt 1 (iii)
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Anforderungen an Zuverlässigkeitsingenieur:
ausgeprägtes analytisches Denkvermögen
Fähigkeit, Kausalketten zu identifizieren und zu modellieren
Fähigkeit, funktionale Zusammenhänge zu erkennen
systematische Arbeitsweise
gute Kenntnisse in Mathematik, insbesondere Statistik und Stochastik
gute Kenntnisse in angrenzenden Disziplinen, z.B. Entwicklungsmethodik und
Werkstofftechnik
gute Kenntnisse der Zuverlässigkeitsmethoden und kritische Beurteilung ihrer Stärken
und Schwächen
gute Kenntnisse der einschlägigen Normen, Vorschriften und Regelwerke;
Bereitschaft zur Mitarbeit in Fachgremien
gute Kommunikations- und Teamfähigkeit
Berufsbild des Zuverlässigkeitsingenieurs (ZI)VDI-Richtlinie VDI 4002, Blatt 1 (iv)
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Eingliederung der Lehrinhalte in VDI 4002VDI-Richtlinie VDI 4002, Blatt 2
VL TZ
VL PN
VL TS
Prof.
Horst
Psychologie
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Terminologie
-
Rückblick
RückblickTerminologie
WS 2018/19 | Dr.-Ing. Tamás Kurczveil | 1. Kapitel Technische Zuverlässigkeit | Seite 47
RAMSS
Reliability,
Availability,
Maintainability,
Safety, Security
Zuverlässigkeit
Zusammenfassender Ausdruck zur Beschreibung
der Verfügbarkeit und ihrer Einflussfaktoren
Überlebensfähigkeit,
Instandhaltbarkeit und
Instandhaltungsbereitschaft
RückblickTerminologie
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