Browsing by Author "Krolo, Anna"

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Planung von Zuverlässigkeitstests mit weitreichender Berücksichtigung von Vorkenntnissen
(2004) Krolo, Anna; Bertsche, Bernd (Prof. Dr.-Ing.)
Die Sicherstellung der Produktzuverlässigkeit ist durch ausgereifte Konstruktionsmethoden allein nicht gewährleistet. Es müssen vielmehr spezielle analytische Zuverlässigkeitsmethoden zum Einsatz kommen. Obwohl es in der Industrie oft an der durchgängigen Anwendung der vorhandenen Methoden mangelt, werden diese vor allem in der Entwicklungs- und Verifikationsphase eingesetzt. Der Fokus der vorliegenden Arbeit richtet sich auf die Verifikationsphase. Den Abschluß vor Serieneinführung eines Erzeugnisses bildet dessen Erprobung, die die tatsächlichen Feldbedingungen möglichst gut abbilden und somit eine statistisch abgesicherte Aussage zur Zuverlässigkeit im Kundenbetrieb liefern soll. Eine gründliche Planung des Testablaufs ist unumgänglich. Die Planung und Durchführung von Lebensdauertests stützt sich auf die an das Produkt gestellten Anforderungen bzgl. Zuverlässigkeit und der damit verbundenen Aussagesicherheit. Ohne diese Vorgaben lassen sich Versuche, zumindest vom statistischen Gesichtspunkt her gesehen, nicht durchführen. Die Forderung nach einer gewissen Zuverlässigkeit bei einer definierten Lebensdauer reicht allein nicht aus. Aufgrund dessen, daß es sich bei der Zuverlässigkeit um eine Zufallsgröße handelt, ist die Festlegung einer bestimmten Aussagesicherheit unabdingbar. Der klassische Zuverlässigkeitsnachweis erfolgt nach der Binomialverteilung. In der Regel wird von einem Testablauf ohne auftretende Ausfälle ausgegangen, einem sog. Success Run Test. Danach läßt sich unter Berücksichtigung der geforderten Zuverlässigkeit und Aussagewahrscheinlichkeit der erforderliche Stichprobenumfang ermitteln. Dieser ist je nach Höhe der Zuverlässigkeitsanforderungen in der Praxis oft nicht realisierbar. Beispielsweise bedarf es einer Prüfung von 22 Teilen, um eine Zuverlässigkeit von 90% mit einer Aussagesicherheit von 90% abzusichern, wobei ein zuverlässigkeitsrelevanter Ausfall nicht auftreten darf. Eine Möglichkeit zur Reduktion des Versuchsaufwands besteht in der Nutzung von Vorinformationen. Diese werden mit den aktuellen Testbedingungen verknüpft, wobei als mathematisches Hilfsmittel die Bayes-Formel dient. Es ergibt sich eine genauere Schätzung für das aktuelle Produkt. Die Bayessche Statistik geht von identischen Gegebenheiten aus, d.h. die Vorkenntnisse und die aktuellen Testbedingungen betreffen genau die selbe Grundgesamtheit. In der Praxis wird meist vernachlässigt, daß Vorkenntnisse und aktuelle Testbedingungen unterschiedlichen Grundgesamtheiten entnommen sind, beispielsweise wenn Vorgängermodelle als Referenz verwendet werden. Aufgrund des reduzierten Stichprobenumfangs besteht die Gefahr, daß die Zuverlässigkeit des Produkts für reale Betriebsbedingungen im Feldeinsatz unzureichend abgesichert ist. Dennoch scheint die Verwendung von Vorkenntnissen gerechtfertigt zu sein. Selten handelt es sich bei Produkten um Neuentwicklungen. Meist wird auf Bewährtes zurückgegriffen. So liegt der Anteil an Neuentwicklungen bei nur 15%. Produktänderungen und -anpassungen werden zu 65% durchgeführt, Weiterentwicklungen zu lediglich 20%. Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer neuen Methode zur Planung von Zuverlässigkeitstests, die allgemein anwendbar ist und bestehende Vorinformationen über die Zuverlässigkeit des Produkts bei der Planung von Tests berücksichtigt. Dabei soll es möglich sein, Vorinformationen aus Berechnungen, vorangegangenen Versuchen und konstruktiv ähnlichen Produkten abzuleiten und in die Testplanung einzubeziehen. Mittels eines „Transformationsfaktors“ soll in Betracht gezogen werden, daß bereits vorhandene Informationen zur Zuverlässigkeit nur mit Einschränkungen auf eine neue Situation übertragbar sind. In diesem Zusammenhang wird die Vorgehensweise zur Schätzung und nachträglichen Verifikation des Transformationsfaktors vorgestellt.