So berechnen Sie die Zuverlässigkeit Ihrer Produkte

Zuverlässigkeit ist ein kritischer Faktor in der Produktentwicklung und im Lebenszyklusmanagement, insbesondere bei energiebezogenen Produkten (ErPs). Die Gewährleistung eines hohen Niveaus an Zuverlässigkeit kann die Umweltbelastung erheblich reduzieren, die Produktionskosten senken und die Kundenzufriedenheit steigern. Dieser Blog bietet einen umfassenden Überblick darüber, wie Sie die Zuverlässigkeit Ihrer Produkte auf der Grundlage der in EN 45552:2020 dargelegten Richtlinien berechnen können.

Zuverlässigkeit verstehen

Zuverlässigkeit ist definiert als die Wahrscheinlichkeit, dass ein Produkt seine beabsichtigte Funktion unter bestimmten Bedingungen für einen bestimmten Zeitraum ohne Ausfall erfüllt. Im Gegensatz zur Haltbarkeit, bei der es um die erwartete Gesamtlebensdauer 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 gewünscht funktioniert, ohne dass es zu einem Ausfall kommt.
• Fehlermodi: Die spezifischen Arten, wie ein Produkt seine beabsichtigte Funktion nicht erfüllen kann.
• Versagensmechanismen: Die zugrunde liegenden Ursachen des Versagens, wie z.B. Materialermüdung oder Umweltbelastungen.
• Fehlerstellen: Die spezifischen Teile oder Komponenten des Produkts, bei denen Fehler wahrscheinlich auftreten.

Framework zur Bewertung der Zuverlässigkeit

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

>1. Definieren Sie das Produkt

Definieren Sie zunächst 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, die auf ihre Zuverlässigkeit hin bewertet werden müssen.

>2. Umgebungs- und Betriebsbedingungen

Bestimmen Sie als Nächstes die Umgebungs- und Betriebsbedingungen, unter denen das Produkt voraussichtlich funktionieren wird. Zu diesen Bedingungen gehören Faktoren wie Temperatur, Feuchtigkeit, mechanische Beanspruchung und elektrische Lasten. 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, Belastungsanalyse und Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA). Diese Daten helfen dabei, ein umfassendes Bild der potenziellen Zuverlässigkeitsprobleme und der wahrscheinlichen Fehlermechanismen zu erstellen.

4. Zuverlässigkeitsanalyse durchführen

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

>5. Methoden zur Zuverlässigkeitsbewertung auswählen und anwenden

Wählen Sie geeignete Methoden zur Bewertung der Zuverlässigkeit des Produkts. Diese Methoden können Folgendes umfassen:

• Physical Testing: Testen des Produkts unter kontrollierten Bedingungen, um seine Leistung zu beobachten und Fehlerpunkte zu identifizieren.
• Beschleunigte Lebensdauerprüfung (ALT): Das Produkt erhöhter Belastung aussetzen, um Ausfälle schneller als unter normalen Bedingungen herbeizuführen. Dies hilft dabei, die Lebensdauer und Ausfallraten des Produkts in kürzerer Zeit abzuschätzen.
• Statistische Analyse: Verwendung statistischer Modelle, um Testdaten zu analysieren und die Zuverlässigkeit des Produkts vorherzusagen.

>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 Verbesserungen der Zuverlässigkeit zu schaffen.

Beispiel: Zuverlässigkeitsbewertung eines elektronischen Geräts

Betrachten wir ein Beispiel für die Bewertung 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, wobei es Vibrationen und Feuchtigkeit ausgesetzt ist.
3. Zusätzliche Informationen: Felddaten zeigen, dass frühere Versionen des Geräts aufgrund von Komponentenermüdung innerhalb von drei Jahren eine Ausfallrate von 10% aufwiesen.
4. Zuverlässigkeitsanalyse durchführen: Eine FMEA identifiziert die Hauptfehlermodi, wie z.B. Lötstellenermüdung und Kondensatorausfall. Diese werden nach ihrer Wahrscheinlichkeit eingestuft.
5. Auswählen und Anwenden von Zuverlässigkeitsbewertungsmethoden: Beschleunigte Lebensdauertests werden bei erhöhten Temperaturen durchgeführt, um Ausfälle schnell zu induzieren. Die statistische Analyse der Testdaten prognostiziert eine mittlere Ausfallzeit (MTTF) von 5 Jahren unter normalen Betriebsbedingungen.
6. Dokumentieren Sie die Bewertung: Die Ergebnisse, einschließlich Fehlermodi, Testbedingungen und vorhergesagter MTTF, werden für zukünftige Referenzen und Verbesserungen dokumentiert.

Ausführlichere Anleitungen finden Sie im Volltext 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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