Qualitätsmethode - FTA - Quantitative Fehler-Zustands-Baum-Analyse

Numerische Analyse

• Ziel: Quantitative Bewertung der Eintrittswahrscheinlichkeit des Hauptereignisses oder einer ausgewählten Gruppierung von Ereignissen 
  
  • Voraussetzung: Wahrscheinlichkeitsangaben in der Bauelementebene 
    
• Verwendung von Zuverlässigkeitsvorhersagetechniken, aktuellen Prüfdaten oder Daten aus dem Einsatz 
  
• Verschiedene Kennzahlen werden zur quantitativen Beurteilung des Fehlerbaums herangezogen 
  
  • Ausfallwahrscheinlichkeit, Ausfallrate, Überlebenswahrscheinlichkeit, Wahrscheinlichkeit für das Eintreten des unerwünschten Ereignisses

Fehlerbibliotheken

• SN29500 (Siemens-Norm
  meistens genutzt) 
  
• EN ISO 13849-1 
  
• EN 62061 (für Maschinen und Anlagen) 
  
• RDF 2000 (IEC TR 62380) (französische Norm, die Temperatureinflüsse etc. berücksichtigt) 
  
• MIL-HDBK-217 F Notice 2 (Militärstandard) 
  
• 217Plus (der Nachfolger von PRISM) 
  
• Telcordia SR-332 
  
• FIDES

Die Werte der einzelnen Normen weichen von einander ab.
Normen deshalb nicht miteinander mischen!!!

Quantitative FTA – Anwendung

Ziele: 

• Nachweis geforderter Zuverlässigkeitsanforderungen 
  
• Berechnung von Zuverlässigkeitskenngrößen bzgl. konkreter Zahlenwerte (Ausfall- und Überlebenswahrscheinlichkeit) 
  
• Aufzeigen von Faktoren oder Komponenten, die die Zuverlässigkeit besonders beeinflussen 
  
• Zuverlässigkeitsprognose komplexer Systeme

Zuverlässigkeitskenngrößen der Komponenten (Ausfallrate, Zuverlässigkeit)

• Bekannt durch Herstellerangaben 
  
• Normen
  
• Erkenntnisse aus Stand der Technik
  
• Ermittelt über Labortests 
  
• Geschätzt über Wahrscheinlichkeitsrechnung 
  
• Bestimmung der Zuverlässigkeitskenngrößen für Basisereignisse 
  
• Ausfallwahrscheinlichkeit über einen Zeitraum berechnen, d.h., die Berechnung der zu erwarteten Eintrittshäufigkeit des Top-Events = Nichtverfügbarkeit zu einem beliebigen Zeitpunkt berechnen

Berechnung am Fehlerbaum

UND-Verknüpfungen:

ODER-Verknüpfungen:

Minimale Erfolgspfade

• Ein Pfad entspricht einer Menge an Komponenten, deren Funktionsfähigkeit das Funktionieren des Gesamtsystems garantiert 
  
• Pfade sind dabei minimale Pfade, d.h., ein Pfad darf keine weiteren (Unter-) Pfade als Teilmenge enthalten 
  
• Für jeden Pfad wird die Zuverlässigkeit anhand der darin enthaltenen

Minimale Ausfallschnitte

• Ein Schnitt ist der komplementäre Begriff zu einem Pfad, d.h., ein Schnitt ist die Menge an Komponenten, deren Ausfall zum Ausfall des Gesamtsystems führt 
  
• Schnitte sind dabei minimale Schnitte, d.h., ein Schnitt darf keine weiteren Schnitte als Teilmenge enthalten 
  
• Für jeden Schnitt wird die Ausfallwahrscheinlichkeit anhand der darin enthaltenen Komponenten berechnet

Quantitative Auswertung

• Eine der interessantesten Auswertungsarten überhaupt
  Mit Hilfe von Ausfallwahrscheinlichkeiten oder Versagen von Systemen können 
  
  • Eintrittshäufigkeiten und die damit verbundene Schwere der Auswirkung ermittelt werden 
    
  • Eintrittshäufigkeiten können durch Beobachtungen (z.B. Labortests oder Erfahrungen aus dem Feld) bzw. aus anderen einschlägigen Datenquellen abgeleitet werden 
    
• Quantitative Auswertung – Eintrittswahrscheinlichkeit des unerwünschten Ereignisses 
  
• Voraussetzung für die Berechnung hierfür ist die entsprechende Quantifizierung der Basisereignisse 
  
• Die Berechnung kann von Handerfolgen (Formeln siehe DIN 25424, Teil 2) 
  
• Bei komplexen Fehlerbäumen können systematische Rechenfehler nicht ausgeschlossen werden, aus diesem Grund ist eine Rechenprogramm mehr als nur zu empfehlen 
  
• Quantitative Auswertung – Sensitivitätsanalysen 
  
  • Durch die Berechnung der Eintrittswahrscheinlichkeit eines „topevents“ können Rückschlüsse auf den Handlungsbedarf gezogen werden (z.B. Risiko akzeptabel?) 
    
  • Diese Analyseart zeigt die Sensibilität des Gesamtsystemsauf 
    
  • Durch die Berechnung der Bedeutung der Eintrittswahrscheinlichkeitenkönnenerst effektive Maßnahmen zur Stabilisierung des Systems getroffen werden

Beurteilung der quantitativen Durchführung einer FTA

Vorteile: 

• Exakte Ergebnisse 
  
• Große Objektivität und Vergleichbarkeit 
  
• Relativ geringer Zeit- und Kostenaufwand 
  
• Eindeutig und unmissverständlich! 
  

Nachteile: 

• Keine direkt ableitbaren Verbesserungsvorschläge 
  
• Keine Flexibilität bei der Untersuchung 
  
• Nicht alle Ausfallursachen erfassbar 
  
• Zuverlässigkeitswert für den „Faktor Mensch“?