Berücksichtigung von Wechselwirkungen bei Zuverlässigkeitsanalysen

Abstract

Heutige Produkte werden immer komplexer. Die Gründe für diese These liegen auf der Hand: zum einen fordern die Kunden bei Neuentwicklungen immer mehr Funktionalitäten, zum anderen erwarten sie hochwertige und zuverlässige Produkte. Diese Tatsachen bringen jedoch einen großen Zielkonflikt in der Konzeption neuer Produkte mit sich. Einfache Produkte, die jedoch kaum den funktionalen Ansprüchen der Kunden genügen, können meistens recht einfach getestet werden, die Wechselwirkungen zwischen den Komponenten des Systems sind beherrschbar und häufig vernachlässigbar. Dadurch kann die Zuverlässigkeit zum einen einfach und recht genau ermittelt werden, zum anderen kann eine hohe Zuverlässigkeit leicht erreicht werden. Bei komplexen Produkten sieht dies jedoch anders aus. Durch die Vielzahl an Komponenten im System steigen die Wechselwirkungen immens. Die Erkennung der Wechselwirkungen ist nicht immer einfach, vor allem wenn es sich um mechatronische Systeme handelt. Um aber die vom Kunden geforderte hohe Zuverlässigkeit zu erreichen ist es erforderlich, diese Wechselwirkungen bestimmen als auch verstehen zu können. Kernpunkt dieser Arbeit bildet die Entwicklung eines Verfahrens, welches die Wechselwirkungen eines Systems bestimmt und eine Zuverlässigkeitsbewertung von den ermittelten Wechselwirkungen in frühen Entwicklungsphasen ermöglicht. Darüber hinaus sollen zudem den Entwicklern des neuen Produktes Informationen über kritische Wechselwirkungen bereitgestellt werden. Dafür werden zu allererst Notationsmöglichkeiten für die Analyse von Wechselwirkungen und bestehende Zuverlässigkeitsanalysen für Wechselwirkungen bezüglich ihrer Anwendbarkeit auf die Problemstellung untersucht sowie deren Vor- und Nachteile bestimmt. Hier wird offensichtlich, dass entweder ein direkter Bezug zwischen der Notation und der Zuverlässigkeit nicht vorhanden ist oder die Zuverlässigkeitsbestimmung und -bewertung in frühen Entwicklungsphasen nicht möglich ist. Deshalb wird in dieser Arbeit eine neue Methode erstellt. Diese Methode ermöglicht es, durch die Ermittlung unzulässiger Zustände und Fehlerfolgen der Wechselwirkungen einen sogenannten Wechselwirkungsfaktor zu berechnen. Des Weiteren können unterschiedliche Importanzen von Komponentenpaarungen für den Entwickler aufgezeigt werden. Neben dem Aufzeigen aller Schritte wird auch erläutert, wie die Methode sich in bestehende Entwicklungsmethoden eingliedern kann. Darüber hinaus wird ein Software-Tool vorgestellt, welches die Vorgehensweise aus Sicht der Automatisierung und der Anwendbarkeit unterstützt. Zuletzt wird ein Fallbeispiel vorgestellt um aufzuzeigen, dass die Methode die Zuverlässigkeit von Wechselwirkungen für den Einsatz geeignet ist und den Entwickler bei der Konzipierung des neuen Produkts unterstützt.

Today’s products are getting more and more complex. The reason for this assumption is obvious: on the one hand, the customers expect from new developments many innovative functions. On the other hand, they expect high class and reliable products. These facts lead to a conflict of interests, if one wants to devise a new product. Simple products, which cannot meet the functional requirements of the customers, can be checked and tested quite easily, the interactions between the components of the system are controllable and often insignificant. Thus the reliability can be determined almost exactly and a high reliability can be achieved. Looking at a complex system, the situation changes. By means of a huge amount of components in a system, the in-teractions increase extremely. The identification of all those interactions is not easy, especially if one handles with mechatronic systems. To reach the high reliability, which is a customer demand, it is necessary to identify and comprehend all the interactions. The aim of this thesis is the development of a method which is able to detect the interactions of a system and which allows a reliability estimation of the determined interactions in early phases of development. Additionally, the developer of the new product should get information about critical interactions. In a first step, possibilities to notate interactions and existing reliability analysis for interactions are considered in terms of the practicability as well as the advantages and disadvantages. It is getting obvious that either a direct link between the reliability and the interactions does not exist or the reliability determination and estimation in early phases of development is not possible. Thus a new method to estimate the reliability of interactions is developed in the present thesis. This method allows to calculate a so-called interaction factor if the unacceptable situation and failure modes of the interactions are known. Additionally, the developer receives information about different priorities of component pairings. A further aspect of the thesis is the integration of the method into existing development methods. To simplify the application of the method a software tool is used, which supports every step of the method. Last a case study is introduced which shows that the method to determine and estimate the reliability of interactions is on the one hand applicable. On the other hand it shows that the developer of the new system gets a lot of information which helps to optimize the system in reliability.