Zuverlässigkeit von Geräten und Systemen

1 Einleitung, Grundbegriffe, Hauptaufgaben.- 1.1 Einleitung.- 1.2 Grundbegriffe.- 1.2.1 Zuverlässigkeit.- 1.2.2 Ausfall.- 1.2.3 Ausfallrate.- 1.2.4 Instandhaltbarkeit.- 1.2.5 Logistische Unterstützung.- 1.2.6 Verfügbarkeit.- 1.2.7 Sicherheit, Risiko, Risikoakzeptanz.- 1.2.8 Kosten-bzw. Systemwirksamkeit.- 1.2.9 Qualitätssicherung.- 1.2.10 Produkthaftung.- 1.3 Hauptaufgaben zur Sicherstellung der Qualität und Zuverlässigkeit.- 2 Festlegung und Durchsetzung von Qualitäts-und Zuverlässigkeitsforderungen.- 2.1 Kundenforderungen.- 2.2 Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen.- 2.3 Festlegung von Zuverlässigkeitsforderungen.- 2.4 Durchsetzung von Qualitäts- und Zuverlässigkeitsforderungen.- 2.4.1 Projektorganisation, Projektplanung, Projektablauf.- 2.4.2 Zuverlässigkeits- und Sicherheitsanalysen.- 2.4.3 Wahl und Qualifik. von Bauteilen, Stoffen, Fertigungsprozessen und -abläufen.- 2.4.4 Konfigurationsmanagement.- 2.4.5 Qualitätsprüfungen.- 2.4.6 Qualitätsdatensystem.- 2.5 Fragenkatalog zur Erstellung von Checklisten für Entwurfsüberprüfungen.- 2.5.1 System-Entwurfsüberprüfung.- 2.5.2 Vorläufige Entwurfsüberprüfung auf Baugruppenebene.- 2.5.3 Kritische Entwurfsüberprüfung auf Geräte- bzw. Systemebene.- 3 Zuverlässigkeits-, Instandhaltbarkeits- und Verfügbarkeitsanalysen.- 3.1 Zuverlässigkeitsanalysen in der Entwicklungsphase.- 3.1.1 Prozedur zur Berechnung der vorausgesagten Zuverlässigkeit el. Baugruppen.- 3.1.1.1 Definition der geforderten Funktion und des Anforderungsprofils.- 3.1.1.2 Aufstellung des Zuverlässigkeitsblockdiagramms.- 3.1.1.3 Bestimmung der Arbeitsbedingungen.- 3.1.1.4 Bestimmung der Ausfallrate.- 3.1.2 Zuverlässigkeit des Einzelelements.- 3.1.3 Zuverlässigkeit von Geräten und Systemen ohne Redundanz.- 3.1.4 Der Begriff der Redundanz.- 3.1.5 Parallelmodelle.- 3.1.6 Serien -/Parallelstrukturen.- 3.1.7 Majoritätsredundanz.- 3.1.8 Zuverlässigkeit von Systemen komplexer Struktur.- 3.1.8.1 Methode des Schlüsselelementes.- 3.1.8.2 Methode der erfolgreichen Pfade.- 3.1.8.3 Methode des Zustandsraumes.- 3.1.9 Grobe Schätzung der vorausgesagten Zuverlässigkeit.- 3.1.10 Berechnungsbeispiel einer einfachen elektronischen Schaltung.- 3.1.11 Parallelmodelle mit Elementen in warmer Redundanz.- 3.1.12 Elemente mit mehr als einer Ausfallart.- 3.1.13 Störungstolerante Betrachtungseinheiten.- 3.1.14 Zuverlässigkeit mechanischer Betrachtungseinheiten, Driftausfälle.- 3.1.15 Aufteilung der Zuverlässigkeitsziele.- 3.1.16 Analyse der Art und Auswirkung von Ausfällen.- 3.1.17 Durchführung von Entwurfsüberprüfungen (Design Reviews).- 3.2 Instandhaltbarkeitsanalysen in der Entwicklungsphase.- 3.2.1 Instandhaltungskonzept.- 3.2.1.1 Ausfallerkennung, Ausfall-Lokalisierung.- 3.2.1.2 Strukturierung des Geräts bzw. Systems.- 3.2.1.3 Erstellung der Kundendokumentation.- 3.2.1.4 Organisation der Instandhaltung.- 3.2.1.5 Ausrüstung und Ausbildung des Instandhaltungspersonals.- 3.2.2 Durchführung von Entwurfsüberprüfungen.- 3.2.3 Berechnung der vorausgesagten Instandhaltbarkeit.- 3.2.3.1 Berechnung der MTTRS.- 3.2.2.2 Berechnung der MTTPMS.- 3.2.4 Grundmodelle für die Ersatzteilbevorratung.- 3.2.4.1 Zentrale logistische Unterstützung, nichtreparierbare Ersatzteile.- 3.2.4.2 Dezentrale logistische Unterstützung, nichtreparierbare Ersatzteile.- 3.2.4.3 Reparierbare Ersatzteile.- 3.3 Zuverlässigkeit u. Verfügbarkeit reparierbarer Geräte und Systeme.- 3.3.1 Das Einzelelement.- 3.3.3 Redundanz 1 aus 2.- 3.3.4 Redundanz k aus n.- 3.3.5 Einfache Serien-/Parallelstrukturen.- 3.3.6 Näherungsformeln für große reparierbare Serien-/Parallelstrukturen.- 3.3.7 Einfluß der Umschalteinrichtungen.- 3.3.8 Einfluß der Wartung.- 3.3.9 Computerunterstützte Zuverlässigkeits- und Verfügbarkeitsanalyse komplexer Systeme.- 4 Entwicklungsrichtlinien für Zuverlässigkeit, Instandhaltbarkeit und Softwarequalität.- 4.1 Entwicklungsrichtlinien für Zuverlässigkeit.- 4.1.1 Richtlinien für Unterlastung.- 4.1.2 Richtlinien für die Kühlung.- 4.1.3 Richtlinien für Feuchtigkeit.- 4.1.4 Richtlinien für elektromagnetische Verträglichkeit und Entstörung.- 4.1.5 Richtlinien zur Wahl von Bauteilen.- 4.1.6 Anwendungsrichtlinien für Bauteile.- 4.1.7 Richtlinien für Leiterplatten und Baugruppen.- 4.1.8 Richtlinien für Montage, Lötung und Prüfung.- 4.1.9 Richtlinien für Lagerung und Transport.- 4.2 Entwicklungsrichtlinien für Instandhaltbarkeit.- 4.2.1 Allgemeine Richtlinien.- 4.2.2 Richtlinien für Prüfbarkeit.- 4.2.3 Richtlinien für Zugänglichkeit und Auswechselbarkeit.- 4.2.4 Richtlinien für Bedienung und Abgleich.- 4.3 Maßnahmen zur Qualitätssicherung der Software.- 4.3.1 Ursachen für Defekte in der Software.- 4.3.2 Richtlinien zur Verhinderung von Defekten in der Software.- 4.3.3 Konfigurationsmanagement.- 4.3.4 Software-Prüfung.- 5 Qualifikation elektronischer Bauteile und Geräte.- 5.1 Auswahlkriterien für elektronische Bauteile.- 5.2 Qualifikation elektronischer Bauteile.- 5.2.1 Elektrische Prüfung komplexer ICs.- 5.2.2 Charakterisierung komplexer ICs.- 5.2.3 Umwelt- und Spezialprüfungen.- 5.2.4 Zuverlässigkeitsprüfungen.- 5.3 Ausfallarten, Ausfallmechanismen und Ausfallanalysen elektronischer Bauteile.- 5.3.1 Ausfallarten elektronischer Bauteile.- 5.3.2 Ausfallmechanismen elektronischer Bauteile.- 5.3.3 Ausfallanalysen elektronischer Bauteile.- 5.4 Qualifikation elektronischer Baugruppen und Geräte.- 5.4.1 Elektrische Prüfung elektronischer Baugruppen.- 5.4.2 Umwelt- u. Zuverlässigkeitsprüfung elektronischer Baugruppen und Geräte.- 6 Statistische Qualitätskontrolle und Zuverlässigkeitsprüfungen.- 6.1 Statistische Qualitätskontrolle.- 6.1.1 Schätzung einer Defektequote p.- 6.1.2 Zweiseitige Stichprobenprüfungen zum Nachweis einer Defektequote p.- 6.1.2.1 Zweiseitige Einfach-Stichprobenprüfung.- 6.1.2.2 Folge-Stichprobenprüfung.- 6.1.3 Einseitige Stichprobenprüfungen zum Nachweis einer Defektequote p.- 6.2 Statistische Zuverlässigkeitsprüfungen.- 6.2.1 Schätzung und Nachweis einer Zuverlässigkeit oder einer Verfügbarkeit.- 6.2.2 Schätzung und Nachweis einer kons. Ausfallrate ? oder einer MTBF = l/?.- 6.2.2.1 Schätzung einer konstanten Ausfallrate ? oder einer MTBF = M ?.- 6.2.2.2 Zweiseitige Einfachprüf, zum Nachweis von ? oder MTBF= M ?.- 6.2.2.3 Einseitige Einfachprüf, zum Nachweis von ? oder MTBF = 1/ ?.- 6.3 Statistische Instandhaltbarkeitsprüfungen.- 6.3.1 Schätzung einer MTTR.- 6.3.2 Nachweis einer MTTR.- 6.4 Zeitraffende Prüfungen.- 6.5 Anpassungstests.- 6.5.1 Test von Kolmogoroff-Smirnow.- 6.5.2 ?2~Anpassungstests.- 7 Hebung der Qualität und Zuverlässigkeit in der Fertigungsphase.- 7.1 Vorbehandlung elektronischer Bauteile.- 7.2 Vorbehandlung elektronischer Baugruppen.- 7.3 Prüf- und Vorbehandlungsstrategien.- 7.4 Optimierung der Prüfkosten im Rahmen einer Eingangsprüfung.- 7.5 Zuverlässigkeitswachstum.- AI Definitionen und Begriffserklärungen.- A2 Abriß der Wahrscheinlichkeitsrechnung und der mathematischen Statistik.- A2.1 Auszug aus der Wahrscheinlichkeitsrechnung.- A2.1.1 Ereignisalgebra, Ereignisfeld.- A2.1.2 Axiome der Wahrscheinlichkeitsrechnung.- A2.1.3 Bedingte Wahrscheinlichkeit, Unabhängigkeit.- A2.1.4 Grundregeln der Wahrscheinlichkeitsrechnung.- A2.1.4.1 Additionssatz für zwei unvereinbare Ereignisse.- A2.1.4.2 Multiplikationssatz für zwei unabhängige Ereignisse.- A2.1.4.3 Multiplikationssatz.- A2.1.4.4 Additionssatz.- A2.1.4.5 Satz der totalen Wahrscheinlichkeit.- A2. 1.5 Zufallsgrößen, Verteilungsfunktionen.- A2.1.5.1 Exponentialverteilung.- A2.1.5.2 Weibull-Verteilung.- A2.1.5.3 Gamma-Verteilung, Erlang-Verteilung und ?2-Verteilung.- A2.1.5.4 Normalverteilung.- A2.1.5.5 Logarithmische Normalverteilung.- A2.1.5.6 Binomialverteilung.- A2.1.5.7 Poisson-Verteilung.- A2.1.5.8 Geometrische Verteilung.- A2.1.6 Numerische Kenngrößen von Zufallsgrößen.- A2.1.6.1 Erwartungswert (Mittelwert).- A2.1.6.2 Varianz.- A2.1.6.3 Modalwert, Quantil, Median.- A2.1.7 Mehrdimensionale Zufallsgrößen.- A2.1.7.1 Allgemeine Betrachtungen.- A2.1.7.2 Verteilung der Summe.- A2.1.7.3 Kovarianzmatrix, Korrelationskoeffizient.- A2.1.7.4 Weitere Eigenschaften von Erwartungswert und Varianz.- A2.1.7.5 Transformation von Zufallsgrößen.- A2.1.8 Grenzwertsätze.- A2.1.8.1 Gesetz der großen Zahlen.- A2.1.8.2 Zentraler Grenzwertsatz.- A2.2 Auszug aus der Theorie der stochastischen Prozesse.- A2.2.1 Einführung.- A2.2.2 Erneuerungsprozesse.- A2.2.3 Alternierende Erneuerungsprozesse.- A2.2.4 Markoff-Prozesse mit endlich vielen Zuständen.- A2.2.4.1 Definition und Haupteigenschaften.- A2.2.4.2 Stationäres und asymptotisches Verhalten.- A2.2.4.3 Geburts- und Todesprozeß mit endlich vielen Zuständen.- A2.2.4.4 Wichtige Beziehungen für Markoff-Modelle.- A2.2.5 Komplexere regenerative Prozesse.- A2.3 Auszug aus der mathematischen Statistik.- A2.3.1 Einführung.- A2.3.2 Empirische Methoden.- A2.3.2.1 Empirische Momente.- A2.3.2.2 Empirische Verteilungsfunktion.- A2.3.3 Parameterschätzung.- A2.3.3.1 Punktschätzung.- A2.3.3.2 Intervallschätzung.- A2.3.3.2.1 Schätzung einer unbekannten Wahrscheinlichkeit.- A2.3.3.2.2 Schätzung des Parameters ? bei fester Prüfdauer T.- A2.3.3.2.3 Schätzung des Param. ? bei fester Anzahl Ausfällen n.- A2.3.4 Hypothesenprüfung.- A2.3.4.1 Prüfung einer unbekannten Wahrscheinlichkeit.- A2.3.4.1.1 Zweiseitige Einfach-Stichprobenprüfun.- A2.3.4.1.2 Folge-Stichprobenprüfung.- A2.3.4.1.3 Einseitige Einfach-Stichprobenprüfung.- A2.3.4.2 Anpassungstests für eine vollständig gegebene Verteilungsfunktion F0(t).- A2.3.4.3 Anpassungstests für eine Verteilungsfunktion F0(t mit unbekannten Parametern.- A3 Tabellen und Wahrscheinlichkeitspapiere.- A3.1 Normalverteilung (Standard-Normalverteilung).- A3.2 ?2-Verteilung (Chi-Quadrat-Verteilung).- A3.3 Student-Verteilung (t- Verteilung).- A3.4 Fisher-Verteilung (F-Verteilung).- A3.5 Tabelle zum Kolmogoroff-Smirnow-Test.- A3.6 Gammafunktion.- A3.7 Laplace-Transformation.- A3.8 Wahrscheinlichkeitspapiere.- A3.8.1 Logarithmische Normalverteilung.- A3.8.2 Weibull-Verteilung.- A3.8.3 Normalverteilung.- Kürzel.- Literatur.- Stichwortverzeichnis.