Zuverlässigkeit ist ein kritischer Faktor in der Produktentwicklung und im Lebenszyklusmanagement, insbesondere für energiebezogene Produkte (ErPs). Die Gewährleistung eines hohen Zuverlässigkeitsniveaus 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 anhand der in EN 45552:2020 beschriebenen Richtlinien berechnen können.
Zuverlässigkeit verstehen
Zuverlässigkeit wird als die Wahrscheinlichkeit definiert, dass ein Produkt seine beabsichtigte Funktion unter festgelegten Bedingungen für einen bestimmten Zeitraum ohne Ausfall erfüllt. Im Gegensatz zur Haltbarkeit, die sich mit der gesamten erwarteten Lebensdauer eines Produkts befasst, konzentriert sich die Zuverlässigkeit auf die Wahrscheinlichkeit eines fehlerfreien Betriebs innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens.
Wichtige Konzepte
- Zuverlässigkeit: Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Produkt unter definierten Bedingungen wie vorgesehen funktioniert, ohne einen Ausfall zu erleben.
- Ausfallmodi: Die spezifischen Arten, wie ein Produkt seine beabsichtigte Funktion nicht erfüllen kann.
- Ausfallmechanismen: Die zugrunde liegenden Ursachen für Ausfälle, wie Materialermüdung oder Umweltbelastungen.
- Ausfallstellen: Die spezifischen Teile oder Komponenten des Produkts, bei denen Ausfälle wahrscheinlich auftreten.
Rahmenwerk zur Bewertung der Zuverlässigkeit
Die Bewertung der Zuverlässigkeit umfasst mehrere wichtige Schritte, die nachfolgend im Detail beschrieben werden:
1. Das Produkt definieren
Zunächst definieren Sie das Produkt oder die Produktgruppe klar, einschließlich seiner primären, sekundären und tertiären Funktionen. Diese Funktionsanalyse hilft, alle kritischen Komponenten und Systeme innerhalb des Produkts zu identifizieren, die auf Zuverlässigkeit bewertet werden müssen.
2. Umwelt- und Betriebsbedingungen
Bestimmen Sie als nächstes die Umwelt- und Betriebsbedingungen, unter denen das Produkt funktionieren soll. Diese Bedingungen umfassen Faktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, mechanische Belastung und elektrische Lasten. Das Verständnis dieser Bedingungen ist entscheidend für die Simulation von realen Szenarien in der Zuverlässigkeitsprüfung.
3. Zusätzliche Informationen
Sammeln Sie zusätzliche Informationen aus verschiedenen Quellen, wie Felddaten, Herstellerbeschränkungen, Vorschriften, Stressanalysen und Ausfallmodi- und Wirkungsanalysen (FMEA). Diese Daten helfen, ein umfassendes Bild der potenziellen Zuverlässigkeitsprobleme und der wahrscheinlichen Ausfallmechanismen zu erstellen.
4. Zuverlässigkeitsanalyse durchführen
Führen Sie eine Zuverlässigkeitsanalyse durch, indem Sie Funktionen mit Ausfallmodi, Ausfallstellen und Ausfallmechanismen verknüpfen. Dies beinhaltet die Durchführung einer FMEA oder einer ähnlichen Analyse, um die wahrscheinlichsten Ausfälle zu identifizieren und zu bewerten. Die Analyse sollte in einer Liste von Ausfallstellen und -mechanismen resultieren, die nach ihrer Wahrscheinlichkeit geordnet sind.
5. Auswahl und Anwendung von Zuverlässigkeitsbewertungsmethoden
Wählen Sie geeignete Methoden zur Bewertung der Zuverlässigkeit des Produkts aus. Diese Methoden können umfassen:
- Physische Tests: Testen des Produkts unter kontrollierten Bedingungen, um seine Leistung zu beobachten und Ausfallpunkte zu identifizieren.
- Beschleunigte Lebensdauertests (ALT): Das Produkt erhöhten Belastungen aussetzen, um Ausfälle schneller als unter normalen Bedingungen zu induzieren. Dies hilft, die Lebensdauer und die Ausfallraten des Produkts in kürzerer Zeit zu schätzen.
- Statistische Analysen: Verwendung statistischer Modelle zur Analyse von Testdaten und zur Vorhersage der Zuverlässigkeit des Produkts.
6. Dokumentation der Bewertung
Schließlich dokumentieren Sie den gesamten Bewertungsprozess, einschließlich der Eingangsdaten, Annahmen, Analysemethoden und Ergebnisse. Diese Dokumentation ist wesentlich, um Transparenz zu gewährleisten und eine Grundlage für zukünftige Zuverlässigkeitsverbesserungen zu bieten.
Beispiel: Zuverlässigkeitsbewertung eines elektronischen Geräts
Betrachten wir ein Beispiel zur Bewertung der Zuverlässigkeit eines elektronischen Steuergeräts in einem Auto:
- Produkt definieren: Das elektronische Steuergerät wird als kritische Komponente definiert, die für die Steuerung der Motorleistung des Autos verantwortlich ist.
- Umwelt- und Betriebsbedingungen: Das Gerät soll in einem Temperaturbereich von -20°C bis 85°C betrieben werden und Vibrationen sowie Feuchtigkeit ausgesetzt sein.
- Zusätzliche Informationen: Felddaten zeigen, dass frühere Versionen des Geräts innerhalb von drei Jahren eine Ausfallrate von 10% aufgrund von Bauteilermüdung aufwiesen.
- Zuverlässigkeitsanalyse durchführen: Eine FMEA identifiziert die Hauptausfallmodi, wie Lötstellenermüdung und Kondensatorausfall. Diese werden nach ihrer Wahrscheinlichkeit bewertet.
- Auswahl und Anwendung von Zuverlässigkeitsbewertungsmethoden: Beschleunigte Lebensdauertests werden bei erhöhten Temperaturen durchgeführt, um Ausfälle schnell zu induzieren. Statistische Analysen der Testdaten sagen eine mittlere Zeit bis zum Ausfall (MTTF) von 5 Jahren unter normalen Betriebsbedingungen voraus.
- Dokumentation der Bewertung: Die Ergebnisse, einschließlich Ausfallmodi, Testbedingungen und vorhergesagter MTTF, werden für zukünftige Referenz und Verbesserungen dokumentiert.
Ausführlichere Anleitungen finden Sie im vollständigen Text von EN 45552:2020 und verwandten Normen wie EN 45554:2020 für Reparatur-, Wiederverwendungs- und Aufrüstungsbewertungen und EN 62308 für Zuverlässigkeitsbewertungsmethoden.
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