So berechnen Sie die Zuverlässigkeit Ihrer Produkte

Zuverlässigkeit ist ein entscheidender Faktor bei der Produktentwicklung und dem Lebenszyklusmanagement, insbesondere bei energiebezogenen Produkten (ErPs). Durch die Gewährleistung eines hohen Maßes an Zuverlässigkeit können die Auswirkungen auf die Umwelt erheblich verringert, die Produktionskosten gesenkt und die Kundenzufriedenheit gesteigert werden. Dieser Blog bietet einen umfassenden Überblick darüber, wie Sie die Zuverlässigkeit Ihrer Produkte basierend auf den Richtlinien der EN 45552:2020 berechnen können.

Zuverlässigkeit verstehen

Zuverlässigkeit ist definiert als die Wahrscheinlichkeit, dass ein Produkt unter bestimmten Bedingungen für einen bestimmten Zeitraum seine beabsichtigte Funktion ohne Ausfall erfüllt. Im Gegensatz zur Haltbarkeit, bei der es um die gesamte erwartete Lebensdauer eines Produkts geht, konzentriert sich die Zuverlässigkeit auf die Wahrscheinlichkeit einer störungsfreien Leistung innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens.

Schlüsselkonzepte

• Zuverlässigkeit: Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Produkt unter definierten Bedingungen wie erforderlich funktioniert, ohne dass es zu Fehlern kommt.
• Fehlermodi: Die spezifischen Arten, in denen ein Produkt seine beabsichtigte Funktion nicht erfüllen kann.
• Fehlermechanismen: Die zugrunde liegenden Fehlerursachen wie Materialermüdung oder Umweltstress.
• Fehlerstellen: Die spezifischen Teile oder Komponenten des Produkts, bei denen Fehler wahrscheinlich auftreten.

Rahmen zur Bewertung der Zuverlässigkeit

Die Beurteilung der Zuverlässigkeit umfasst mehrere wichtige Schritte, die im Folgenden detailliert beschrieben werden:

1. Definieren Sie das Produkt

Definieren Sie zunächst klar das Produkt oder die Produktgruppe, einschließlich seiner primären, sekundären und tertiären Funktionen. Diese Funktionsanalyse hilft dabei, alle kritischen Komponenten und Systeme innerhalb des Produkts zu identifizieren, deren Zuverlässigkeit bewertet werden muss.

2. Umgebungs- und Betriebsbedingungen

Bestimmen Sie als Nächstes die Umgebungs- und Betriebsbedingungen, unter denen das Produkt voraussichtlich funktionieren wird. Zu diesen Bedingungen zählen Faktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, mechanische Beanspruchung und elektrische Belastungen. Das Verständnis dieser Bedingungen ist entscheidend für die Simulation realer Szenarien bei Zuverlässigkeitstests.

3. Zusätzliche Informationen

Sammeln Sie zusätzliche Informationen aus verschiedenen Quellen, wie z. B. Felddaten, Herstellerbeschränkungen, Vorschriften, Belastungsanalysen und Fehlermöglichkeits- und Auswirkungsanalysen (FMEA). Diese Daten helfen dabei, ein umfassendes Bild der potenziellen Zuverlässigkeitsprobleme und der wahrscheinlichen Fehlermechanismen zu erstellen.

4. Führen Sie eine Zuverlässigkeitsanalyse durch

Führen Sie eine Zuverlässigkeitsanalyse durch, indem Sie Funktionen mit Fehlermodi, Fehlerorten und Fehlermechanismen verknüpfen. Dazu gehört die Durchführung einer FMEA oder einer ähnlichen Analyse, um die wahrscheinlichsten Fehler zu identifizieren und einzustufen. Die Analyse sollte zu einer Liste von Fehlerstellen und -mechanismen führen, die nach ihrer Wahrscheinlichkeit geordnet sind.

5. Wählen Sie Methoden zur Zuverlässigkeitsbewertung aus und wenden Sie sie an

Wählen Sie geeignete Methoden zur Beurteilung der Zuverlässigkeit des Produkts. Zu diesen Methoden können gehören:

• Körperliche Prüfung: Testen des Produkts unter kontrollierten Bedingungen, um seine Leistung zu beobachten und Fehlerquellen zu identifizieren.
• Beschleunigter Lebensdauertest (ALT): Das Produkt wird einer erhöhten Belastung ausgesetzt, um schneller als unter normalen Bedingungen zu Ausfällen zu führen. Dies hilft, die Lebensdauer und Ausfallraten des Produkts in kürzerer Zeit abzuschätzen.
• Statistische Analyse: Verwendung statistischer Modelle zur Analyse von Testdaten und zur Vorhersage der Zuverlässigkeit des Produkts.

6. Dokumentieren Sie die Bewertung

Dokumentieren Sie abschließend den gesamten Bewertungsprozess, einschließlich der Eingabedaten, Annahmen, Analysemethoden und Ergebnisse. Diese Dokumentation ist unerlässlich, um Transparenz zu gewährleisten und eine Grundlage für zukünftige Zuverlässigkeitsverbesserungen zu schaffen.

Beispiel: Zuverlässigkeitsbewertung eines elektronischen Geräts

Betrachten wir ein Beispiel für die Beurteilung der Zuverlässigkeit eines elektronischen Steuergeräts in einem Auto:

1. Definieren Sie das Produkt: Das elektronische Steuergerät wird als kritische Komponente definiert, die für die Steuerung der Motorleistung des Fahrzeugs verantwortlich ist.
2. Umgebungs- und Betriebsbedingungen: Es wird erwartet, dass das Gerät in einem Temperaturbereich von -20 °C bis 85 °C betrieben wird und Vibrationen und Feuchtigkeit ausgesetzt ist.
3. Weitere Informationen: Felddaten zeigen, dass frühere Versionen des Geräts aufgrund von Komponentenermüdung innerhalb von drei Jahren eine Ausfallrate von 10 % aufwiesen.
4. Führen Sie eine Zuverlässigkeitsanalyse durch: Eine FMEA identifiziert die wichtigsten Fehlerarten, wie z. B. Ermüdung der Lötstelle und Kondensatorausfall. Diese werden nach ihrer Wahrscheinlichkeit geordnet.
5. Wählen Sie Methoden zur Zuverlässigkeitsbewertung aus und wenden Sie sie an: Beschleunigte Lebensdauertests werden bei erhöhten Temperaturen durchgeführt, um Ausfälle schnell herbeizuführen. Die statistische Analyse der Testdaten sagt eine mittlere Ausfallzeit (MTTF) von 5 Jahren unter normalen Betriebsbedingungen voraus.
6. Dokumentieren Sie die Bewertung: Die Ergebnisse, einschließlich Fehlermodi, Testbedingungen und vorhergesagter MTTF, werden zur späteren Bezugnahme und Verbesserung dokumentiert.

Ausführlichere Hinweise finden Sie im vollständigen Text von EN 45552:2020 und verwandten Normen wie EN 45554:2020 für Reparatur-, Wiederverwendungs- und Upgrade-Bewertungen und EN 62308 für Zuverlässigkeitsbewertungsmethoden.

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