DIN/VDI-Normenausschuss Akustik, Lärmminderung und Schwingungstechnik (NALS)
DIN EN 61078
Zuverlässigkeitsblockdiagramme (IEC 61078:2016); Deutsche Fassung EN 61078:2016
Reliability block diagrams (IEC 61078:2016); German version EN 61078:2016
Einführungsbeitrag
Ein Zuverlässigkeitsblockdiagramm (ZBD) ist eine bildhafte Darstellung der erfolgreichen Funktionsfähigkeit eines Systems. Es zeigt die logische Verknüpfung der (funktionsfähigen) Komponenten (dargestellt durch Blöcke), die für den erfolgreichen Betrieb des Systems (nachfolgend als "Systemerfolg" bezeichnet) benötigt wird. Folglich ist ein ZBD äquivalent zu einer logischen Gleichung Boolescher Variablen und die Wahrscheinlichkeitsberechnungen beziehen sich primär auf konstante Werte der Erfolg-/Ausfall-Wahrscheinlichkeiten eines Blocks. Es sind viele verschiedene analytische Verfahren zur Zuverlässigkeitsanalyse verfügbar, von denen das Zuverlässigkeitsblockdiagramm (ZBD) eines ist. Folglich sollte vom Analysten vor der Entscheidung für die Verwendung des ZBD der Zweck jedes Verfahrens und dessen individuelle oder kombinierte Anwendbarkeit für die Bewertung der Verfügbarkeit, der Überlebenswahrscheinlichkeit, der Ausfallhäufigkeit und anderer Maßgrößen der Zuverlässigkeit eines gegebenen Systems oder einer Komponente untersucht werden. Die von jedem Verfahren erhaltbaren Ergebnisse, die für die Durchführung der Analyse erforderlichen Daten, die Komplexität der Analyse und andere Faktoren, die in dieser Norm identifiziert werden, sollten ebenfalls in die Betrachtung einbezogen werden. Unter der Voraussetzung, dass sich die Blöcke im ZBD unabhängig voneinander verhalten, und dass die Reihenfolge, in welcher Ausfälle auftreten, nicht von Bedeutung ist, können die Berechnungen auf zeitabhängige Wahrscheinlichkeitsberechnungen erweitert werden, die sowohl nicht reparierte als auch reparierte Blöcke umfassen (zum Beispiel Blöcke, welche nicht reparierte oder reparierte Komponenten darstellen). In diesem Fall müssen drei auf die erfolgreiche Funktionsfähigkeit des Systems bezogene Zuverlässigkeitsschritte berücksichtigt werden: die Überlebenswahrscheinlichkeit selbst, RS(t), jedoch auch die Verfügbarkeit, AS(t), und die Ausfallhäufigkeit wS(t). Während die Berechnungen von AS(t) und wS(t) für Systeme mit reparierten Komponenten verhältnismäßig einfach durchgeführt werden können, unterliegt die Berechnung von RS(t) systemischen Abhängigkeiten, welche innerhalb des mathematischen Rahmens von ZBD nicht berücksichtigt werden können. Trotzdem sind in bestimmten Fällen Näherungen von RS(t) verfügbar. Die ZBD-Technik ist mit der Fehlerbaumanalyse und Markov-Techniken verknüpft: - Die zugrundeliegende Mathematik ist für ZBD und Fehlerbaum (FB) dieselbe: Während ZBD auf den Systemerfolg fokussiert, fokussiert FB auf den Systemausfall. Es ist immer möglich ein ZBD in einen FB und umgekehrt zu übertragen. Vom mathematischen Standpunkt teilen sich ZBD- und FB-Modelle duale logische Ausdrücke. Folglich sind die mathematischen Entwicklungen und Einschränkungen in beiden Fällen ähnlich. - Wenn die Verfügbarkeit, Ai(t), eines Blocks unter Verwendung eines individuellen Markov-Prozesses unabhängig von den anderen Blöcken berechnet werden kann, kann diese Verfügbarkeit, Ai(t), als Eingabe für Berechnungen in Bezug auf ein ZBD einschließlich dieses Blocks verwendet werden. Dieser Ansatz, bei welchem das ZBD die logische Struktur und die individuellen Markov-Prozesse die numerischen Werte der Verfügbarkeit der Blöcke bereitstellen, wird als "ZBD-angetriebene Markov-Prozesse" bezeichnet. Bei Systemen, bei denen die Reihenfolge der Ausfälle zu berücksichtigen ist, oder bei welchen sich die reparierten Blöcke nicht unabhängig voneinander verhalten, oder bei denen die Überlebenswahrscheinlichkeit des Systems, RS(t), nicht durch analytische Verfahren berechnet werden kann, sind möglicherweise die Monte-Carlo-Simulation oder andere Modellierungstechniken, wie zum Beispiel dynamische ZBD, Markov- oder Petri-Netz-Techniken, zweckmäßiger. Zuständig ist das DKE/K 132 "Zuverlässigkeit" der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE.
Änderungsvermerk
Gegenüber DIN EN 61078:2006-10 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) das Thema wird vertieft dargestellt; b) erweiterte Behandlung von Modellen und Strukturen; c) detailliertere Behandlung von Analysemethoden; d) erweiterte Behandlung von Booleschen Techniken und Reduktionsverfahren; e) Erweiterungen der Techniken der Zuverlässigkeitsblockdiagramme; f) Erweiterungen begleitender Themen in den Anhängen; g) die Deutsche Fassung wurde in den Abschnitten 2 und 3 sowie im Anhang ZA an die aktuellen Standardtexte angepasst.
