Gerhard Linß
Qualitätssicherung - Technische Zuverlässigkeit
Lehr- und Arbeitsbuch
Vorwort
6
1 Einführung: Technische Zuverlässigkeit
12
1.1 Qualität
12
1.2 Zuverlässigkeit
12
1.3 Anforderungen an Zuverlässigkeitsingenieure
17
1.4 Literatur
19
2 Begriffe, Definitionen und statistische Grundlagen
22
2.1 Technische Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit
22
2.2 Ausfall
23
2.3 Überlebens- und Ausfallwahrscheinlichkeit
25
2.4 Ausfallquote und Ausfallrate
26
2.5 Zuverlässigkeitsmanagement
29
2.6 Zuverlässigkeitsprüfungen
30
2.7 Statistische Grundlagen
30
2.7.1 Mengenalgebra
30
2.7.1.1 Definitionen
30
2.7.1.2 Mengenoperationen
31
2.7.1.3 Relationen zwischen Mengen
32
2.7.1.4 Rechengesetze der Mengenalgebra
33
2.7.2 Wahrscheinlichkeit und Rechnen mit Wahrscheinlichkeiten
35
2.7.3 Häufigkeiten, Histogramm und Dichtefunktion
41
2.7.4 Summenhäufigkeit und Verteilungsfunktion
45
2.7.5 Mathematische Beschreibung von Zufallsgrößen
47
2.8 Literatur
53
3 Lebensdauerverteilungen
56
3.1 Exponentialverteilung
57
3.1.1 Theoretische Grundlagen
58
3.1.2 Analytische Bestimmung der charakteristischen Lebensdauer mittels Prüfplänen
60
3.1.3 Exponentialverteilung — Trainingsmodul
64
3.2 Weibull-Verteilung
72
3.2.1 Theoretische Grundlagen
72
3.2.2 Grafische Bestimmung der Weibull-Parameter durch das Lebensdauernetz
77
3.2.3 Analytische Bestimmung der Weibull-Parameter
80
3.2.3.1 Regressionsanalyse
80
3.2.3.2 Maximum-Likelihood-Verfahren
81
3.2.3.3 Methode nach Gumbel
82
3.2.3.4 WeiBayes (Nutzen von Vorkenntnissen)
82
3.2.4 Weibull-Verteilung — Trainingsmodul
83
3.3 Normalverteilung
96
3.3.1 Theoretische Grundlagen
96
3.3.2 Normalverteilung — Trainingsmodul
99
3.4 Logarithmische Normalverteilung
115
3.4.1 Theoretische Grundlagen
115
3.4.2 Logarithmische Normalverteilung — Trainingsaufgaben
118
3.5 Zusammenfassung Lebensdauerverteilungen
121
3.6 Badewannenkurve
123
3.7 Literatur
125
4 Zuverlässigkeit von Systemen
126
4.1 Ausfall- und Versagensursachen technischer Erzeugnisse
126
4.2 Methoden zur Berechnung der Zuverlässigkeit von Systemen
128
4.3 Qualitative Zuverlässigkeitsanalyse von Systemen (Ausfallartenanalyse)
129
4.3.1 Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse – FMEA
129
4.3.1.1 Ziele, Voraussetzungen und Arten der FMEA
129
4.3.1.2 Durchführung der FMEA
133
4.3.1.4 Ausschnitt aus der FMEA einer Kühlmittelpumpe
140
4.3.2 Fehlerbaumanalyse — FTA
144
4.3.3 Ereignisablaufanalyse — ETA
150
4.4 Quantitative Zuverlässigkeitsanalyse von Systemen (Ausfallratenanalyse)
153
4.4.1 Zuverlässigkeitsschaltbilder
153
4.4.1.1 Theoretische Grundlagen
153
4.4.1.2 Trainingsmodul Zuverlässigkeitsschaltbilder
163
4.4.2 Fehlerbaumanalyse
180
4.4.3 Markov-Verfahren
181
4.4.4 Parts Count Method (Bauteilzählmethode)
188
4.4.5 Parts Stress Method (Bauteilbelastungsmethode)
193
4.5 Literatur
201
5 Stichprobenprüfungen
204
5.1 Grundlagen der Stichprobenprüfungen
204
5.1.1 Begriffe und Arten der Stichprobenprüfung
204
5.1.2 Begriffe und Aufgaben der Annahmestichprobenprüfung
205
5.1.3 Arten von Annahmestichprobensystemen
207
5.1.4 Grundlagen für die Anwendung von Annahmestichprobensystemen
209
5.1.4.1 Annahmestichprobenprüfung anhand qualitativer Merkmale
210
5.1.4.2 Annahmestichprobenprüfung anhand quantitativer Merkmale
212
5.1.5 Operationscharakteristik und Durchschlupfkennlinie
213
5.1.5.1 Operationscharakteristik und deren Eigenschaften
213
5.1.5.2 Durchschlupfkennlinien
214
5.2 Stichprobenprüfung anhand qualitativer Merkmale
215
5.2.1 Ablauf einer Einfachstichprobenprüfung anhand qualitativer Merkmale
217
5.2.2 Operationscharakteristik für Stichprobenanweisungen anhand qualitativer Merkmale
220
5.2.3 Stichprobenprüfung bei Exponentialverteilung
223
5.2.4 Stichprobenprüfung bei Weibull-Verteilung
228
5.3 Literatur
233
6 Lebensdauerhochrechnungen
234
6.1 Raffungstest – beschleunigtes Testen
234
6.2 Highly Accelerated Life Test – HALT
237
6.2.1 Kenngrößen
238
6.2.2 Durchführung
238
6.2.3 Vor- und Nachteile von HALT
247
6.3 Highly Accelerated Stress Screens – HASS
248
6.4 Literatur
250
7 Praxisanwendungen – Zuverlässigkeit automatisierter Montage- und Prüfsysteme
252
7.2 Qualitätsleistung von Produktionssystemen
256
7.3 Automatisierte Methoden der Fehlererkennung
259
7.3.1 Redundanzkonzepte
259
7.3.2 Selbsttests zur Fehlererkennung
260
7.3.3 Plausibilitätstests
261
7.4 Absicherungsalgorithmus zur Steigerung der Qualitätsleistung
266
7.5 Literatur
269
8 Anhang
272
8.1 Begriffe der Zuverlässigkeit
272
8.2 Wahrscheinlichkeitssummen geordneter Stichproben
275
8.3 Tabelle der standardisierten Normalverteilung
276
8.4 Quantile der Standardnormalverteilung
280
8.5 Quantile der c2-Verteilung
281
8.6 Quantile der t-Verteilung
283
8.7 Auszug aus der Tabelle der Binomialverteilung für n = 200
285
8.8 Auszug aus der Tabelle der Poisson-Verteilung
286
8.9 Kennbuchstaben für den Losumfang nach DIN ISO 3951
287
8.10 Kennbuchstabe für den Losumfang nach DIN ISO 2859
288
8.11 Einfach-Stichprobenpläne für die normale Prüfung nach DIN ISO 2859
289
8.12 Einfach-Stichprobenpläne für die verschärfte Prüfung nach DIN ISO 2859
290
8.13 Einfach-Stichprobenpläne für die reduzierte Prüfung nach DIN ISO 2859
291
8.14 Larson-Nomogramm
292
8.15 Thorndike-Nomogramm
293
8.16 Lebensdauernetz
294
8.17 Lambda-Netz
295
8.18 Wahrscheinlichkeitsnetz
296
8.19 Lognormalverteilungsnetz
297
8.20 Ermittlung des arithmetischen Mittelwertes a = 1/b! für 0,3 < b < 8,0
298
8.21 Literatur
298
Literatur
300
Index
306
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