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Methodische Entwicklung hochintegrierter mechatronischer Systeme unter funktionalen, zuverlässigkeits- und sicherheitstechnischen Aspekten - Analyse und Quantifizierung

Junglas, Marco

Zeitlich dicht aufeinander folgende Produktinnovationen, der hochdynamische Markt und die Hersteller von automotiven Produkten erfordern einen eng an die Kundenbedürfnisse angepassten Entwicklungsprozess. Sicherheitsanforderungen, Zuverlässigkeitsanforderungen und Kundenerwartungen an das endgültige System und dessen Komponenten steigen stetig. Das gleichermaßen gestiegene Bewusstsein für Sicherheit und Zuverlässigkeit verlangt spezielle effektive und effiziente Analyse- und Bewertungsmethoden sicherheitskritischer Systeme. Die Bewertung von Sicherheit und Zuverlässigkeit basiert auf der Strukturbeschreibung eines Systems. Aufgrund des gestiegenen Anteils an mechatronischen Systemen im Fahrzeug, ist hier aus Entwicklungssicht eine domänenübergreifende Strukturbeschreibung notwendig, die die zuverlässigkeitstechnische Auswertung unterstützt. Der in dieser Arbeit eingeführte Systembewertungsprozess beschreibt die generelle Vorgehensweise zur Bewertung von Systemen. Des Weiteren wird eine Systemmatrix zur formalen Beschreibung der technischen, funktionalen und zuverlässigkeitstechnischen Systemzusammenhänge definiert. Diese bildet die Grundlage für die Analyse und die Evaluierung von Zuverlässigkeitsnetzen. Die Analyse der Systemmatrix erfolgt unter der Verwendung von standardisierten zuverlässigkeitstechnischen Methoden. Diese Methoden und deren Anwendung werden durch die empirische Ausfallanalyse und die Pfadimportanzanalyse erweitert. Die quantifizierten Informationen der Systemmatrix werden durch die hier eingeführten Zuverlässigkeitsnetze beschrieben und in einen Systembaukasten zusammengefasst. Dieser Baukasten erlaubt bereits quantifizierte Teilsysteme unter Beibehaltung der Bewertung innerhalb des Bewertungsprozesses wiederzuverwenden. Werden Systemanforderungen bezüglich der Qualitätsmerkmale (z. B. Zuverlässigkeit) nicht erfüllt, besteht die Möglichkeit, das System durch eine Optimierung an diese Anforderungen anzupassen. Diese Vorgehensweise wird anhand eines Entscheidungsprozesses dargestellt. Die Informationen über das System werden dem Optimierungsprozess über das Zuverlässigkeitsnetz bereitgestellt. Ergänzend werden neben der Strukturfunktion Vorschläge für die Optimierung übergeben. In Kombination mit dem Optimierungsprozess ist es möglich wichtige Konzept-Entscheidungen frühzeitig mit einer hohen Sicherheit zu treffen. Durch die Anwendung des Systembewertungsprozesses wird eine Reproduzierbarkeit der Analyseergebnisse erreicht, was im Garantiefall den Nachweis unterstützt.

The automotive industry demands very rapid innovative products and evolutions of those products. Safety and reliability requirements and expectations upon the final system and components are increasing significantly. These in turn are driving the need to evolve more effective and efficient analysis techniques for safety critical systems. To realize the assessment of the system safety and reliability a structural description of a system is essential. Due to the increased use of mechatronic systems in vehicles, descriptions considering all domains of the structure and supporting technical reliability evaluation are necessary. The system evaluation process introduced in this paper describes the general procedure for the evaluation of systems. Furthermore a system matrix for the formal description of the technical, functional and reliability interrelations is introduced. This forms the basis for the analysis of the matrix and the development and evaluation of reliability networks. The analysis of the system matrix is made using standardized methods of reliability engineering. These methods and their applications are extended by the empirical failure analysis and path importance analysis. Reliability networks are used to describe the system structure and additional quantified information. They are summarized into a system construction set. This construction set allows the reuse of already quantified subsystems within the evaluation process. If system requirements are not met (e.g. reliability), it is possible to adapt and optimize the system. This procedure is illustrated using a decision-making process. All information about the system is provided to the optimization process through the reliability network. In addition to structural information proposals for optimization are provided to the process. In combination with the optimization process, important decisions at an early concept stage with a high security become possible. Through the application of the system evaluation process, reproducibility of the analytical results is achieved, which provides additional support in case of warranty verification.

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Citation style:

Junglas, Marco: Methodische Entwicklung hochintegrierter mechatronischer Systeme unter funktionalen, zuverlässigkeits- und sicherheitstechnischen Aspekten - Analyse und Quantifizierung. 2012.

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