24.11.2010
Die Bestimmung der Lebensdauer tLD, (R) eines Verbrauchszählerloses, unter bestimmten Überlebenswahrscheinlichkeiten R(t), erfolgt unter Nutzung verschiedener Datenerhebungsmöglichkeiten in Verbindung mit Methoden zur Beurteilung der technischen Zuverlässigkeit. Dazu ist die Bestimmung der notwendigen Lebensdauerkenngrößen erforderlich, die je nach statistischer Verteilung variieren. Kernfrage ist, wie aus Informationen über den Initialzustand der Messgeräte und ihren Verwendungsverlauf wahrscheinlichkeitsbasiert Aussagen zur Lebensdauer getroffen werden können. Vor diesem Hintergrund wurden von der TU Ilmenau und der PTB in einem gemeinsamen Projekt geeignete wissenschaftliche Methoden untersucht. Ausgangspunkt bildete dabei eine Systemanalyse, bei der die funktionsrelevanten Komponenten in einem morphologischen Kasten abgebildet werden. Ihnen werden durch Vorlaufuntersuchungen, wie z. B. beschleunigten Prüfungen, Lebensdauerkenngrößen zugeordnet. Dabei ist es wichtig, die unabhängigen Hauptausfallarten der funktionsrelevanten Komponenten zu identifizieren (Weibull-Analyse der Ausfallarten). Im Laufe des weiteren Messeinsatzes erfolgt, durch den Einsatz unter bestimmungsgemäßen Gebrauchsbedingungen, eine Anpassung der Lebensdauerkenngrößen durch die Registrierung weiterer Ausfallinformationen (Zeit und Ursache des Ausfalls einer Funktionsbaugruppe).
Für die Durchführung einer Lebensdauerprognose sind Datenerhebungen notwendig. Die Informationen können aus Vorkenntnissen, Ausfallratenmodellen, beschleunigten Prüfungen oder begleitenden Registrierungen erfolgen.
Vorkenntnisse erfordern i. A. Langzeituntersuchungen ähnlicher Produkte oder von Vorgängermodellen, und sie können für die Auswertung mit Hilfe einer Ähnlichkeitsanalyse (DIN EN 62308) oder durch die Bestimmung eines Transformationsfaktors herangezogen werden. Voraussetzung für die Anwendung solchen Wissens ist die Gleichartigkeit der messtechnisch relevanten Komponenten.
Ausfallratenmodelle beschreiben die funktionelle Abhängigkeit der Ausfallrate von bestimmten Einflussfaktoren. Sie gehen von einer Zeitinvarianz der Ausfallrate aus und sind somit für mechanische Komponenten problematisch anzuwenden.
Beschleunigte Prüfungen (DIN EN 62059-31-1) haben zum Ziel, Datenerhebungszeiten zu verkürzen, so dass Ausfallinformationen vor dem eigentlichen Messeinsatz vorliegen. Sie erfordern neben einem Lebensdauerverteilungsmodell, wie der Weibull-Verteilung, ein Lebensdauerbeanspruchungsmodell (DIN EN 62308).
Bei der begleitenden Registrierung kann die Datenerhebung entweder durch eine messtechnische Prüfung (Zeitpunktsbetrachtung) oder durch Registrierung von Feldausfällen (Zeitraumsbetrachtung) erfolgen.
Es wurde gezeigt, dass je nach Komplexität des Messgerätes und Art der Datenerhebung entsprechende Prognosemodelle angewendet werden können. Hierbei ergibt sich die Weibull-Analyse als ein universelles Lebensdauerverteilungsmodell, das den Bereich der Früh-, Zufalls- und Alterungsausfälle beschreibt.
Mit dem Ziel, die Aussagesicherheit der Prognosemodelle weiter zu erhöhen, wird ein prozessorientierter Ansatz für weitere Untersuchungen angestrebt.
Ansprechpatrner: Tino Almeroth
TU Ilmenau