Browsing by Author "Schüppenhauer, Lutz"

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    Erhöhung der Verfügbarkeit von Daten für die Gestaltung und Berechnung der Zuverlässigkeit von Systemen
    (2003) Schüppenhauer, Lutz; Lechner, Gisbert (Prof. Dr.-Ing.)
    Zuverlässigkeit eine wichtige Produkteigenschaft - für die Hersteller wie für die Nutzer. Zutreffende Vorhersagen der Zuverlässigkeit von Produkten in einem frühen Stadium ihrer Entwicklung sparen Zeit und Kosten. Die entwickelten theoretischen Methoden der Prognose der Einzelteilzuverlässigkeit (Lebensdauerverteilungen) wie der Systemzuverlässigkeit könnten das bewirken. In der Praxis behindert aber Datenmangel ihre breite Anwendung. Die Herstellen generieren Zuverlässigkeitsdaten durch die Erprobung von Einzelteilen, Aggregaten und ganzen Maschinen unter Labor- und Feldbedingungen. Weitere Daten können über den Kundendienst gewonnen werden, durch Garantiedaten, Ersatzteilverkäufe und Wartungsverträge, doch wird der Zugang zu Daten über die Produktlebensdauer immer schwieriger und aufwendiger. Die Nutzer erfahren Zuverlässigkeit durch (Nicht-)Ausfälle. Zuverlässigkeitsinformationen können über Instandhaltungsdaten, Verfügbarkeit, Ersatzteilverbrauch und Betriebskosten erfaßt werden. Für eine effektive Auswertung von Zuverlässigkeitsinformationen und Anwendung der Zuverlässigkeitsmethoden ist die Entwicklung eines computerbasierten „Informationssystems für die Projektierung der Zuverlässigkeit“ (IPZ) notwendig. Alle Bereiche, die sich mit Zuverlässigkeit befassen, wie Konstruktion, Versuch und Zuverlässigkeitsanalyse, sollten das IPZ nutzen. Ein Informationssystem besteht im allgemeinen aus 3 Modulen: (1) Methoden, (2) Datenbank und (3) Modelle. Letztere vereinfachen die Wiederholung gleichartiger Fälle durch die Beschreibung der Auswahl der Methoden mit den zugehörigen Parametern sowie den notwendigen Daten in Qualität und Quantität, geben Interpretationshilfe und vereinfachen die Dokumentation. Eine Literatursammlung und ein Servicekommunikationssystem für Probleme und Lösungen können ebenso eingebunden werden. Die Entwicklung eines Informationssystems, das alle Bedürfnisse von Herstellern verschiedener Branchen, von Nutzern und von wissenschaftlichen Einrichtungen gleichermaßen befriedigt ist zu komplex und nicht vorstellbar. So wurde eine allgemeine Methode zum Aufbau eine IPZ entwickelt und ein beispielhaftes System praktisch umgesetzt. Ein IPZ muß das konventionelle Erreichen von Zuverlässigkeitsvorgaben ermöglichen: wenn vorhandenes Wissen und Erfahrungen nicht ausreichen, kommt ein Zuverlässigkeitsmodell zur Anwendung. Es werden eine oder mehrere Methoden angewandt, die wiederum die notwendigen Daten in Qualität und Quantität bestimmen. Sind die Daten nicht verfügbar, müssen sie generiert oder gesammelt werden. Nach der Berechnung und Interpretation der Ergebnisse können die Vorgaben erfüllt sein, oder ein iterativer Prozeß muß einsetzen, bis das erreicht ist. Die Softwareentwicklung besteht aus drei Schritten: 1. Das Konzeptionelle Modell: ein Ausschnitt der Realität wird in einem „Entity-Relationship-Diagramm“ beschrieben. 2. Dieses wird in das Logische Datenmodell überführt und die semantischen Ausdrücke mit Normalisierungsregeln überarbeitet. 3. Die Physische Datenbankstruktur wird entwickelt, z.B. in zweidimensionalen Tabellen. Die Softwarespezifikationen werden mit der „Must – Want – Nice“ Methode festgelegt. Die Hardwareauswahl erfolgt mit Auswahltabellen. Nach der Entscheidung über den Typ des Datenbankmanagementsystems (relational oder objektorientiert) erfolgt die Entscheidung für ein konkretes Softwareprodukt. Das Lastenheft ist Grundlage der Softwareentwicklung. Ein beispielhaftes Informationssystems für die Projektierung der Zuverlässigkeit wurde entwickelt. Zentraler Bestandteil ist die „Datenbank Zuverlässigkeitsprojektierung“, die folgendes enthält: · einen maus-sensitiven Baum der Maschinenelemente · Identifizierungsdaten · Belastungsdaten (Kräfte, Momente, Umgebungseinflüsse) · Belastbarkeitsdaten (Geometrie-, Material- und Fertigungsangaben) · Parameter der Weibull-Lebensdauerverteilung · Reparatur- und Austauschparameter (6 verschiedene Instandhaltungsstrategien: Austausch nach Ausfall; Austausch nach einer bestimmten Lebensdauer der Maschine oder des Teils – jeweils abhängig oder unabhängig von seinem Zustand; permanente Zustandsüberwachung). Die Lebensdauer- und Instandhaltungsdaten werden von der Datenbank an die Systemzuverlässigkeitssimulation „Reliability of Serviceable Systems“ (ROSS) übergeben. ROSS berechnet Dichtefunktionen des vorbeugenden Austausches, der Ausfallhäufigkeit und des Ersatzteilbedarfs. Diese Kurven werden wiederum in der Datenbank gespeichert. Wenn das Verhalten aller beteiligten Elemente berechnet wurde, wird ein Seriensystem aus ihnen generiert und dessen Ausfallhäufigkeit und die der beteiligten Elemente gemeinsam dargestellt. Dies wird wiederum in der Datenbank Zuverlässigkeitsprojektierung zur Dokumentation gespeichert. Zusätzlich können auch angenommene Daten simuliert werden – ein spezieller Parameter erlaubt die Unterscheidung von realen Daten. Am Beispiel einer Ackerschlepper-Abgasanlage ist die Anwendung dargestellt.