SA von T. Fuhrer, 1994

Titel

Vorschlag einer Klassifizierung für eine Datenbank zur Verwaltung von Ausfällen einzelner Komponenten
(SemA: D-INFK)

Betreuung

Prof. Dr. W. Kröger, Dr. R. Mock

Abgabe

Februar 1994

Abstract

Technische Systeme und Anlagen stellen individuelle Objekte dar. Für diese liegen meist keine Daten vor, mit denen die Häufigkeit eines Systemversagens oder die Systemverfügbarkeit direkt statistisch bestimmt werden kann. Um dennoch quantitative Aussagen über das zeitliche Ausfallverhalten eines Systems zu erhalten, greift man meistens auf das Ausfallverhalten der einzelnen Systemkomponenten zurück. Dazu werden umfangreiche Datensammlungen benötigt. Zusätzlich wird von den gesammelten Daten verlangt, dass sie sich miteinander vergleichen lassen, denn die Zuverlässigkeitsanalyse verlangt einer möglichst homogen gestaltete Population als Grundgesamtheit. Der Idealfall besteht in identischen (baugleichen) Komponenten, betrieben unter identischen Betriebs- und Umgebungsbedingungen, wie es allenfalls innerhalb von Testreihen gegeben ist. In der Praxis sind aber genau diese Einflussgrössen sehr unterschiedlich, auch wenn es sich um identische Komponenten handelt. Es wird versucht, mit Hilfe einer geeigneten Klassifizierung Komponenten hinreichender Ähnlichkeit zusammenzufassen und miteinander zu vergleichen.

Bei der Klassifizierung ist es wichtig, einen Mittelweg zwischen einer zu feinen und zu grossen Einteilung zu wählen. Eine zu grobe Einteilung fasst eigentlich nicht miteinander vergleichbare Informationen zusammen; eine zu feine Klassifizierung reduziert eine Grundgesamtheit auf ein statistisch nicht mehr auswertbares Mass. Diese nicht einfache Problematik ist die Hauptaufgabe dieser Arbeit. Ein weiteres Ziel ist es, die Struktur einer Datenbank zu entwerfen, die auf die speziellen Bedürfnisse der verfahrenstechnischen Industrie abgestimmt ist. Eine solche Datenbank stellt somit eine Erweiterung der in der Kerntechnik bereits üblichen Datensammlungen dar.

Mit dieser Datensammlung werden verschiedene Ziele verfolgt:

1. Systematische Sammlung von bereits ermittelten Zuverlässigkeitskenngrössen aus der verfahrenstechnischen Industrie (generische Daten).
2. Systematische Sammlung von anlagenspezifische Daten, aus denen die gesuchten Zuverlässigkeitsgrössen ermittelt werden können.
3. Sammlung von Zuverlässigkeitskenngrössen aus Tests mit Komponenten.
4. Sammlung von subjektiven Einschätzungen zum Ausfallverhalten bestimmter Komponenten (Expertenmeinung).

Für die Klassifikation wurde die Einteilung von der Biologie übernommen (Klasse, .Familie, Ordnung, Gattung). Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass eine Einteilung in vier Stufen bei weitem genügt. Mit dieser Klassifizierung ist es auch möglich, eine kurze und benutzerfreundliche Kodierung der Komponenten zu erstellen.

Zur Sicherstellung, dass die erhaltenen Daten miteinander vergleichbar sind, werden auch die wichtigsten chemischen und physikalischen Einflussgrössen gespeichert. Dabei kann es um die Art und Weise wie die Komponente betrieben wird oder auch um die Temperatur oder den Druck handeln. Aus der Praxis hat sich gezeigt, dass eine grosse Menge an Einflussgrössen existieren, aber nur sehr wenige einen wirklich messbaren Einfluss auf das Ausfallverhalten einer bestimmten Komponente haben. Weitere wichtige Daten, die dem Benutzer bekannt sein müssen, sind die Grenzen der betrachteten Komponente, die Ausfallart, sowie natürlich die Quelle der Daten.

Eine nach bestimmten Vorgaben aufgebaute Datenbank erlaubt es weitgehend vergleichbare Zuverlässigkeitsgrössen zu erhalten, d.h. die Qualität der erhaltenen Zuverlässigkeitsgrössen sollte genügend gesichert sein, womit es einerseits gelingt, Wissen über Komponente verfügbar zu machen und andererseits bestehende Analyseverfahren, wie die Fehlerbaum-Analyse, in ihrer quantitativen Form erst ermöglichen.