DE102005043461A1 - Vehicle`s component e.g. exhaust silencer, reliability predicting method, involves using actual and reference loads, number of faults between preset and future time, and correlation between load in test and in future use for prediction - Google Patents
Vehicle`s component e.g. exhaust silencer, reliability predicting method, involves using actual and reference loads, number of faults between preset and future time, and correlation between load in test and in future use for prediction Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vorhersage der Zuverlässigkeit eines technischen Produkts. Unter der Zuverlässigkeit wird eine durchschnittliche Anzahl von Fehlern bezogen auf eine Belastung des Produkts während seiner Benutzung verstanden.The The invention relates to a method and a device for prediction the reliability a technical product. Under the reliability is an average Number of errors related to a load of the product during its Use understood.
Ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus WO 2005/033649 A1 bekannt. Ein Bauteil wird einem Versuch unterworfen. Der Versuch wird gemäß einem vorher festgelegten Versuchsprogramm durchgeführt. Dieses Versuchsprogramm legt die Abfolge und die jeweilige zeitliche Dauer von einzelnen Versuchen fest. Vorzugsweise werden Einzelversuche als zeitraffende Versuche durchgeführt, so daß die jeweils festgelegte Versuchsdauer einer längeren Einsatzdauer des Bauteils entspricht. Berechnet wird, welche Zuverlässigkeit für das Bauteil aufgrund des vorgegebenen Versuchs nachweisbar ist.One Method with the features of the preamble of claim 1 from WO 2005/033649 A1. A component is subjected to a trial. The experiment will be carried out according to a previously determined test program. This test program sets the sequence and the respective duration of each individual Try it. Preferably, individual tests are considered to be time-consuming Experiments performed, so that the each set test duration of a longer service life of the component equivalent. It is calculated which reliability for the component due to the Predictable experiment is detectable.
Verfahren zur Vorhersage der Zuverlässigkeit werden auch in
- – K. Denkmayr: „Der AVL Reliability Engineering Prozeß für die Motor- und Antriebstangentwicklung", VDI-Bericht 1713, 2002, S. 27–32,
- – K. Denkmayr et al.: „Die Load-Matrix – der Schlüssel zum „intelligenten" Dauerlauf, Motortechnische Zeitschrift (MTZ), Heft 11/2003, S. 924–928,
- – T. S. Gates & M. A. Grayson: „On the Use of Accelerated Aging Methods for Screening High Temperature Polymeric Composite Materials", Americ. Inst. Aeronautics Astronautics (AIAA) 99–1296, pp. 925–935
- K. Denkmayr: "The AVL Reliability Engineering Process for Engine and Drive Train Development", VDI Report 1713, 2002, p. 27-32,
- - K. Denkmayr et al .: "The load matrix - the key to the" intelligent "endurance run, Motortechnische Zeitschrift (MTZ), Issue 11/2003, pp. 924-928,
- TS Gates & MA Grayson: "On the Use of Accelerated Aging Methods for Screening High Temperature Polymeric Composite Materials", Americ. Inst. Aeronautics Astronautics (AIAA) 99-1296, pp. 925-935
In
Aus US 2004/0044499 A1 ist ein Verfahren bekannt, um kontinuierlich ein technisches System, z. B. einen Motor, zu überwachen. Mit Hilfe stochastischer Methoden werden aus den Ergebnissen der kontinuierlichen Überwachung Zuverlässigkeitskennwerte abgeleitet.Out US 2004/0044499 A1 discloses a method to be continuous a technical system, eg. As a motor to monitor. With the help of stochastic Methods are derived from the results of continuous monitoring Reliability characteristics derived.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs der Ansprüche 14 und 15 bereitzustellen, welche frühzeitig eine Vorhersage der Zuverlässigkeit ermöglichen.Of the Invention is based on the object, a method with the features of the preamble of claim 1 and a device with the features of the preamble of the claims 14 and 15, which provides early predictions of the reliability enable.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Datenverarbeitungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und ein Computerprogramm-Produkt mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The The object is achieved by a method having the features of the claim 1 and a data processing system with the features of the claim 14 and a computer program product having the features of the claim 15 solved. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.
Das Verfahren sagt als die Zuverlässigkeit eine durchschnittliche Anzahl von Fehlern bezogen auf eine Belastung des Produkts während seiner Benutzung vorher. Das Produkt wird in mindestens einem Versuch einer Belastung unterzogen. Dieser Versuch erstreckt sich über eine vorgegebene Zeitspanne. Ermittelt wird ein rechnerauswertbarer Zusammenhang zwischen
- – der Anzahl von Fehlern bezogen auf die Belastung während der Benutzung und
- – der Anzahl von Fehlern bezogen auf die Belastung während des Versuchs.
- The number of errors related to the load during use and
- - the number of errors related to the load during the experiment.
Vorgegeben werden ein erster und ein zweiter Zeitpunkt der Zeitspanne, wobei der zweite Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt liegt. Gemessen wird als eine Ist-Belastung ein Maß für die Belastung, der das Produkt während des Versuchs bis zum ersten Zeitpunkt ausgesetzt ist. Weiterhin wird gezählt, wie viele Fehler im Versuch bis zum ersten Zeitpunkt aufgetreten sind. Als eine Soll-Belastung wird ein Maß dafür vorgegeben, welcher Belastung das Produkt während des Versuchs zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt ausgesetzt sein wird. Die Zuverlässigkeit wird unter Verwendung
- – der Ist-Belastung,
- – der gezählten Anzahl von Fehlern bis zum ersten Zeitpunkt,
- – der Soll-Belastung,
- – einer zu erwartenden Anzahl von Fehlern zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt und
- – des Zusammenhangs
- - the actual load,
- - the number of errors counted until the first time,
- - the target load,
- An expected number of errors between the first and second times and
- - the context
Das Verfahren sagt die Zuverlässigkeit unter Verwendung einer gemessenen Ist-Belastung sowie einer gezählten Anzahl von tatsächlich aufgetretenen Fehlern vorher.The Procedure says the reliability using a measured actual load and a counted number from actually occurred errors before.
Die Erfindung zeigt einen Weg auf, um die vorhergesagte Zuverlässigkeit systematisch zu berechnen. Im Gegensatz zu dem aus WO 2005/033649 A1 bekannten Verfahren fließen in die Vorhersage der Zuverlässigkeit tatsächliche Werte ein, die bis zum ersten Zeitpunkt bemessen wurden, und nicht nur Planwerte, die vor Beginn des Versuchs ermittelt werden.The Invention shows a way to the predicted reliability systematically calculate. In contrast to WO 2005/033649 A1 known method flow in the prediction of reliability actual Values that have been measured up to the first time and not only planned values determined before the start of the experiment.
Somit ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, die Fortsetzung des Versuchs nach dem ersten Zeitpunkt bei Bedarf umzuplanen, z. B. indem der Versuch um zusätzliche einzelne Versuche ergänzt wird.Consequently allows it the method according to the invention, the continuation of the experiment after the first time when needed reschedule, z. For example, by supplementing the experiment with additional individual experiments.
Im Gegensatz zu bekannten Verfahren liefert das erfindungsgemäße Verfahren einen Zuverlässigkeits-Kennwert bereits zum ersten Zeitpunkt und nicht erst nach Abschluß des Versuchs. Dieser Zuverlässigkeits-Kennwert bezieht sich aber nicht auf den ersten Zeitpunkt, sondern auf einen zukünftigen zweiten Zeitpunkt. Also sagt das Verfahren zum ersten Zeitpunkt unter Verwendung des bisherigen Versuchsverlaufs die zukünftige Zuverlässigkeit zum zweiten Zeitpunkt vorher.in the Contrary to known methods provides the inventive method a reliability characteristic already at the first time and not after the end of the experiment. This reliability characteristic but does not refer to the first time, but to one future second time. So the procedure says at the first time using future experimental history, future reliability at the second time before.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich zu jedem beliebigen ersten Zeitpunkt durchführen und liefert eine Vorhersage für jeden beliebigen zweiten Zeitpunkt.The inventive method let yourself at any first time, and provides a prediction for each any second time.
Das Verfahren zeigt einen systematischen Weg auf, um zum ersten Zeitpunkt zu entscheiden, ob das weitere Versuchsprogramm bis zum zweiten Zeitpunkt so wie geplant fortgesetzt werden kann oder ob zum ersten Zeitpunkt eine Umplanung erforderlich ist. Eine Umplanung kann insbesondere dann erforderlich sein, wenn das Verfahren zum ersten Zeitpunkt eine Zuverlässigkeit vorhersagt, die geringer als eine vorgegebene Soll-Zuverlässigkeit ist. Somit läßt sich die Fortsetzung von den bis zum ersten Zeitpunkt vorliegenden Meßwerten abhängig machen. Eine solche Umplanung kann beispielsweise daraus bestehen, daß zum ersten Zeitpunkt das Versuchsprogramm so abgeändert wird, daß das Produkt bis zum zweiten Zeitpunkt einer höheren Belastung als ursprünglich geplant unterzogen wird.The Procedure shows a systematic way to get started to decide if the further experimental program until the second Time can be continued as planned or whether to the first Time a rescheduling is required. A rescheduling can in particular then be required if the procedure at the first time a reliability which is less than a given target reliability is. Thus, can be the continuation of the measured values available up to the first time dependent do. Such a rescheduling can for example consist of that to first time the test program is modified so that the product until the second time a higher load than originally planned is subjected.
Vorzugsweise liefert das Verfahren eine Vorhersage der Zuverlässigkeit, die zum zweiten Zeitpunkt nachweisbar sein wird. Diese Vorhersage ist mindestens dann gültig, wenn das Versuchsprogramm bis zum zweiten Zeitpunkt so durchgeführt wird wie zum ersten Zeitpunkt geplant. Das Verfahren ermöglicht es somit, ein „Übertesten" zu vermeiden, bei dem das Produkt mehr als nötig getestet wird.Preferably the method provides a reliability prediction that is detectable at the second time point will be. This prediction is valid at least if the test program is carried out until the second time as planned at the first time. The procedure makes it possible thus avoiding "over-testing" the product more than necessary Is tested.
Der Zusammenhang zwischen der Anzahl von Fehlern bezogen auf die Belastung während der Benutzung und der Anzahl von Fehlern bezogen auf die Belastung während des Versuchs hat vorzugsweise die Form eines Raffungsfaktors. Die Verwendung eines solchen Raffungsfaktors – oder einer anderen Form des Zusammenhangs – ermöglicht es, die einzelnen Versuche als zeitraffende Versuche auszulegen. Dies spart Zeit ein und ermöglicht es, die Zuverlässigkeit früher vorherzusagen.Of the Relationship between the number of errors related to the load while the use and the number of errors related to the load while of the experiment is preferably in the form of a recruitment factor. The Using such a factor of retrieval - or some other form of context - makes it possible to interpret the individual experiments as time-consuming experiments. This saves time and allows it, the reliability earlier predict.
Weiterhin ermöglicht es die Ausgestaltung mit dem Zusammenhang, im Versuch ein anderes Maß für die Belastung zu verwenden als das Belastungs-Maß, auf das die Zuverlässigkeit bezogen wird. Der Raffungsfaktor hat dann eine Dimension, z. B. 1000 Fahrt-km pro Schwingungsvorgang.Farther allows it is the embodiment with the context, in the experiment another Measure of the burden to use as the load measurement on which the reliability is related. The Raffungsfaktor then has a dimension, z. B. 1000 driving km per oscillation process.
Vorzugsweise wird der Zusammenhang in zwei Vorab-Versuchen empirisch ermittelt. Diese Vorgehensweise, den Zusammenhang zu ermitteln, erspart es, ein analytisches Modell für die Belastungen im Versuch und in der Benutzung aufstellen und validieren zu müssen.Preferably the relationship is determined empirically in two preliminary experiments. This way of identifying the context saves you from an analytical model for set up and validate the loads in the trial and in the use to have to.
Das Verfahren läßt sich auch dazu verwenden, um umgekehrt einen Wert für die Zuverlässigkeit vorzugeben und zum ersten Zeitpunkt zu ermitteln, ob überhaupt und wenn ja zu welchem zweiten Zeitpunkt dieser vorgegebene Zuverlässigkeitswert vorhergesagt wird.The Procedure can be also use to reverse a value for reliability pretend and determine at first, if at all and if so at what second time this predetermined reliability value is predicted.
Das Verfahren läßt sich auch dafür verwenden, um rückzurechnen, zu welchem Zeitpunkt der Versuch hätte begonnen werden müssen, um eine gewünschte nachweisbare Zuverlässigkeit vorhersagen zu können.The Procedure can be also for that use to recalculate, at what time the attempt should have started to a desired one verifiable reliability predict.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen:in the The following is an embodiment the invention described in more detail with reference to the accompanying figures. Showing:
Im Ausführungsbeispiel wird unter dem Begriff „Fehler" eine Abweichung des Verhaltens eines Bauteils vom geforderten Verhalten verstanden. Gemäß DIN EN ISO 8402 weist eine Betrachtungseinheit einen Fehler auf, wenn eines der Qualitätsmerkmale der Betrachtungseinheit einen unerwünschten Wert annimmt.in the embodiment is the term "error" a deviation understood the behavior of a component of the required behavior. According to DIN EN ISO 8402, a viewing unit has an error, if one the quality characteristics the viewing unit assumes an undesirable value.
Im Folgenden wird unter einer „Degradation" eines Bauteils eine Abweichung eines Qualitätswerts von einem Sollwert oder Sollbereich verstanden. Insbesondere kann die Degradation eine physikalische und/oder chemische Veränderung des Bauteils sein. Beispiele für Degradationen sind Verschleiß, Alterung, Korrosion, Strukturveränderung und Ablagerungen. Falls die Degradation eines Bauteils so weit fortgeschritten ist, daß das Bauteil seine geforderte Funktion gar nicht oder nur eingeschränkt erfüllt und/oder Anlaß für eine Beanstandung bietet, so liegt ein Fehler vor. Beispielsweise kann der Einsatz eines Bauteils dazu führen, daß seine Oberfläche korrodiert, was eine Degradation ist. Ist die Korrosions-Schicht dicker als ein vorgegebener Schwellwert und/oder die korrodierte Fläche größer als eine vorgegebene Schranke, so weist das Bauteil einen Fehler auf.in the Below is a "degradation" of a component a Deviation of a quality value understood by a desired value or nominal range. In particular, can the degradation is a physical and / or chemical change be the component. examples for Degradations are wear, Aging, corrosion, structural change and deposits. If the degradation of a component has progressed so far is that the Component does not fulfill its required function at all or only to a limited extent and / or Occasion for a complaint offers, so there is a mistake. For example, the insert cause a component that its surface corrodes, what a degradation is. Is the corrosion layer thicker than a predetermined threshold and / or the corroded area greater than a predetermined barrier, so the component has an error.
Im
Ausführungsbeispiel
wird das Verfahren jeweils einmal für unterschiedliche Bauteile
eines Lastkraftwagens angewendet. An jedem dieser Bauteile kann
mindestens eine Fehlerart auftreten. Möglich ist, daß an dem
gleichen Bauteil verschiedene Fehlerarten auftreten. Vor Anwendung
des Verfahrens werden relevante Bauteil-Fehlerart-Kombinationen
ausgewählt.
Vorzugsweise wird vorab mit einer FMEA ermittelt, welche Bauteil-Fehlerart-Kombinationen
relevant und daher zu berücksichtigen
sind. Eine solche FMEA ist z. B. aus WO 2005/033649 A1 und
Um das Verfahren auf eine ausgewählte Bauteil-Fehlerart-Kombination anzuwenden, werden mehrere Bauteile im eigentlichen Versuch getestet. Beispielsweise werden mehrere baugleiche Bauteile getestet. Der Versuch wird über einen längeren Zeitraum durchgeführt. Der Versuch umfaßt n einzelne Versuche, in denen jeweils eines der gleichen Bauteile getestet wird. Bei einigen dieser n Einzelversuche wird jeweils ein Exemplar des Bauteils in einen Lkw eingebaut. Diese Lkws mit den eingebauten Bauteilen werden im Versuch über längere Fahrtstrecken gefahren und/oder auf Prüfständen eingehend Belastungen unterzogen. In anderen Einzelversuchen werden Exemplare der Bauteile in Prüfständen den Belastungen unterzogen, die den Belastungen während der Fahrt ähneln. Hierbei werden z. B. Bauteile in eine Versuchsanordnung eingebaut.In order to apply the method to a selected component-defect-type combination, several components are tested in the actual experiment. For example, several identical components are tested. The experiment is carried out over a longer period of time. The experiment includes n individual experiments in which each one of the same components is tested. In some of these n individual tests, one copy of the component is installed in each truck. These trucks with the built-in components are driven over longer journeys in the test and / or subjected to extensive stress on test benches. In other individual tests copies of the components in test benches are subjected to the loads which are similar to the loads during the journey. This z. B. components installed in a trial.
Die Oberfläche des Bauteils „Schalldämpfer-Gehäuse" kann korrodieren, was eine Degradation des Bauteils darstellt. Dies kann zum Fehler „Schalldämpfer-Gehäuse sichtbar korrodiert" führen.The surface of the component "silencer housing" can corrode, which represents a degradation of the component. This may be the fault "silencer housing visible corroded "lead.
Innenteile
des Schalldämpfers
können
aufgrund der Belastung, der der Lkw unterworfen wird, verschleißen. Ein
Abrieb oder eine Vergrößerung einer
Bohrung sind Beispiele für
eine Degradation. Falls der Verschleiß so groß ist, daß der Schalldämpfer beim
Fahren hörbare
Geräusche,
z. B. Klappern, verursacht, so liegt ein Fehler vor. Insbesondere
fahrzeugseitige Schwindungen bewirken eine Materialermüdung, die
zu einem Verschleiß führen kann.
Beispielsweise werden innerhalb eines Jahres folgende einzelnen Versuche durchgeführt, um den Fehler „Schalldämpfer verursacht Geräusche" zu untersuchen:
- – Auf Fahrbahnen mit hoher Schwingungsanregung werden n1 Bauteile binnen einiger Monate jeweils mehrere tausend km erprobt.
- – Mit n2 Bauteilen werden auf Prüfständen Dauerläufe durchgeführt, bei denen binnen sechs Monaten pro Bauteil über 100.000 km Fahrtstrecke zurückgelegt werden.
- – In Lkws werden n3 Bauteile eingebaut. Die Lkws werden unter denselben Bedingungen wie in der späteren Benutzung gefahren, dabei werden über zwei Jahre hinweg jeweils mehrere 100.000 km gefahren.
- – In einer Versuchsanordnung werden Prüfstandsläufe mit n4 Bauteilen durchgeführt. Hierbei werden zwei Monaten jeweils mehrere tausend Lastwechsel durchgeführt.
- - On lanes with high vibration excitation, n1 components will be tested several thousand kilometers within a few months.
- - With n2 components, endurance tests are carried out on test benches in which over a distance of more than 100,000 km per component is covered within six months.
- - In trucks, n3 components are installed. The trucks are driven under the same conditions as in later use, with several 100,000 km being traveled over two years.
- - Test rig runs with n4 components are carried out in an experimental setup. In this case, several thousand load changes are carried out for two months each.
Um zu erproben, wie stark die Degradation „Korrosion des Schalldämpfer-Gehäuses" von den Belastungen abhängt und wie oft der Fehler „Schalldämpfer-Gehäuse sichtbar korrodiert" auftritt, werden z. B. Prüfstandläufe und Versuchsfahrten in sehr feuchter Umgebung, z. B. einer Klimawechselkammer, durchgeführt.Around to test how strong the degradation "corrosion of the silencer housing" from the loads depends and how many times the error "silencer housing visible corroded "occurs, be z. B. Test bench runs and Trial runs in a very humid environment, eg. B. a climatic change chamber, carried out.
In weiteren Einzelversuchen und Validierungsschritten werden Belastungen simuliert. Hierfür wird ein Simulationsmodell verwendet, welches das belastete Bauteil auf einer Datenverarbeitungsanlage nachbildet. In der Simulation wird nachgebildet, welche Degradationen diese Belastungen auslösen. Fehler werden gezählt, indem Simulationsergebnisse ausgewertet werden.In further individual tests and validation steps become burdens simulated. Therefor a simulation model is used, which is the loaded component imitating on a data processing system. In the simulation it replicates which degradations trigger these loads. error are counted, by evaluating simulation results.
Die Belastungen, denen die Bauteile in den Versuchen einschließlich der Simulationen unterworfen werden, sind vor allem unregelmäßige Überlagerungen von unterschiedlichen Schwingungen.The Loads that the components in the trials including the Simulation are subject to irregular overlays of different vibrations.
Die beim Versuch gemessenen oder bei den Simulationen berechneten Werte werden verwendet, um Werte für die Zuverlässigkeit einer ausgewählten Bauteil-Fehlerart-Kombination während der produktiven Benutzung vorherzusagen. Jede Vorhersage bezieht sich also auf ein Bauteil und eine Fehlerart.The when attempting measured or calculated values in the simulations are used to set values for the reliability a selected one Component-fault-combination while to predict the productive use. Every prediction relates So on a component and a type of error.
Die Zuverlässigkeit wird auf ein Maß für die Belastung, der das Bauteil ausgesetzt ist, bezogen. Als Maß für die Belastung des Bauteils wird in diesem Beispiel sowohl während der Versuche als auch während seines Einsatzes Fahrtstrecke in [km] verwendet, die ein Lkw mit dem Bauteil zurücklegt. Anstelle der Fahrtstrecke lassen sich auch z. B. die Betriebsstunden oder die Anzahl der Lastwechsel als Maß für die Belastung verwenden.The reliability will be a measure of the burden, which is exposed to the component related. As a measure of the load on the component is used in this example both during the trials as well as during his Use travel route in [km] used a truck with the component travels. Instead of the route can also be z. As the operating hours or use the number of load changes as a measure of the load.
Der Versuch wird vorzugsweise als zeitraffender Versuch ausgeführt. Im Versuch werden die Lkws über rauhes Gelände mit vielen ungleichmäßigen Unebenheiten gefahren, die Schwingungen verursachen. Während der späteren Benutzung werden die Lkws vorwiegend über ebene Strecken, z. B. ausgebaute Straßen, gefahren.Of the Experiment is preferably carried out as a time trial. in the The trucks are over trying rough terrain with many uneven bumps Dangers that cause vibrations. During later use The trucks are predominantly over flat stretches, z. B. removed roads, driven.
Daher wird in mindestens zwei Vorab-Versuchen ein Raffungsfaktor r ermittelt. Dieser Raffungsfaktor r wird anschließend beim eigentlichen Versuch verwendet. Der Raffungsfaktor ist das Verhältnis aus der Degradation des Bauteils durch die Belastung während des Versuchs und der Degradation durch die Belastung während der späteren Benutzung. Falls D1 die Degradation im Versuch und D2 die Schädigung in der Benutzung ist, so ist r = D1/D2. Dieser Raffungsfaktor r variiert in der Regel von Bauteil-Fehlerart-Kombination zu Bauteil-Fehlerart-Kombination. Der Raffungsfaktor r bezieht sich auf eine Versuchsart und kann von Versuchsart zu Versuchsart variieren.Therefore, in at least two preliminary experiments, a gathering factor r is determined. This refraction factor r is then used in the actual experiment. The gathering factor is the ratio of the degradation of the component by the load during the test and the degradation by the load during later use. If D1 is the degradation in the experiment and D2 is the damage in use, then r = D1 / D2. This refraction factor r usually varies from component-fault type combination to Component of error combination. The rapping factor r refers to a type of test and may vary from one type of trial to another.
Falls als Maß für die Belastung die zurückgelegte Fahrtstrecke verwendet wird, so hat der Raffungsfaktor r folgende Bedeutung: Einer Degradation des Bauteils durch eine Belastung aufgrund einer Fahrtstrecke von x km im Versuch entspricht einer Degradation durch eine Fahrtstrecke von r· x km während der späteren Benutzung. Vereinfacht gesagt: x km des Versuchs belasten genauso viel wie r·x km während der späteren Benutzung. Das Produkt r·x km wird im Folgenden als Äquivalent-Fahrtstrecke bezeichnet.If as a measure of the burden the traveled Travel distance is used, then the rapping factor r following Meaning: A degradation of the component due to a load a journey of x km in the experiment corresponds to a degradation through a journey of rx km during later use. To put it simply: x km of the experiment weigh as much as rxkm while later use. The product r · x km is hereinafter referred to as the equivalent driving distance designated.
Im ersten Vorab-Versuch werden mehrere Lkws mit den Bauteilen denselben Belastungen wie im eigentlichen Versuch ausgesetzt. Beispielsweise werden diese Lkws im ersten Vorab-Versuch über rauhe Strecken gefahren. Im zweiten Vorab-Versuch werden mehrere Lkws mit den Bauteilen unter denselben Bedingungen wie in der späteren Benutzung gefahren. Beispielsweise werden diese Lkws im zweiten Vorab-Versuch vorwiegend über ausgebaute Straßen gefahren.in the In the first preliminary test, several trucks with the components become the same Loads exposed as in the actual experiment. For example These trucks are driven on rough routes in the first preliminary attempt. In the second pre-trial several trucks with the components under the same conditions as in the later use. For example These trucks are in the second pre-trial mainly over developed streets hazards.
In beiden Vorab-Versuchen wird mindestens eine Kenngröße für die Belastung, der das Bauteil in dem eigentlichen Versuch und während der Benutzung ausgesetzt ist, vorgegeben oder ermittelt. Diese Belastungs-Kenngröße kann das oben eingeführte Maß für die Belastung, auf das sich die Zuverlässigkeit bezieht, sein. Beispielsweise ist die Belastungs-Kenngröße genau wie das Belastungs-Maß die zurückgelegte Fahrtstrecke.In In both preliminary tests, at least one parameter for the load, the component in the actual trial and during the Use is exposed, predetermined or determined. This load characteristic can the one introduced above Measure of the burden, that's the reliability refers to. For example, the load characteristic is accurate like the strain measure the covered Route.
Vorzugsweise ist die Belastungs-Kenngröße hingegen eine Kenngröße, die stärker mit der Degradation und damit der Fehlerhäufigkeit korreliert ist und schwerer zu messen ist als das Belastungs-Maß. Beispielsweise ist die Belastungs-Kenngröße die Anzahl von Vorgängen, die die Degradation auslösen. Oder die Belastungs-Kenngröße kennzeichnet den Fahrweg, z. B. eine Geradeausfahrt auf ausgebauter Straße, eine Bergauffahrt auf ausgebauter Straße oder Fahrt auf einem Feldweg. Zwei weitere Beispiele für die Belastungs-Kenngröße sind die Motordrehzahl des Lkw und die relative Luftfeuchtigkeit in der Umgebung des Schalldämpfers. Das Bauteil gehört beispielsweise zum Motor oder ist aus anderen Gründen den drehzahlabhängigen Schwingungen des Motors und der Luftfeuchtigkeit ausgesetzt. Möglich ist, mehrere Belastungs-Kenngrößen vorzugeben, z. B. Motordrehzahl und Fahrtstrecke.Preferably is the load characteristic, however a parameter that stronger with the degradation and thus the error rate is correlated and is harder to measure than the load measurement. For example, the load characteristic is the number of operations, which trigger the degradation. Or the load characteristic characterizes the driveway, z. B. a straight ahead on a developed road, a mountain drive on developed road or drive on a dirt road. Two more examples of the load characteristic are the engine speed of the truck and the relative humidity in the truck Surrounding the muffler. The component belongs For example, to the engine or for other reasons, the speed-dependent vibrations exposed to the engine and the humidity. Is possible, specify several load characteristics, z. B. engine speed and distance.
Der Wertebereich der mindestens einen Belastungs-Kenngröße wird in k Teilbereiche Tb_1, ..., Tb_k unterteilt. Z. B. wird die relative Luftfeuchtigkeit in die k = sechs Bereiche 0–20%, 20%–40%, 40%–60%, 60%–80%, 80%–90% und über 90% unterteilt. Weiterhin wird eine Bezugsgröße vorgegeben, z. B. die Verweildauer in der Klimawechselkammer, die Fahrtstrecke oder die Fahrtzeit.Of the Range of values of at least one load characteristic divided into k subdomains Tb_1, ..., Tb_k. For example, the relative Humidity divided into the k = six ranges 0-20%, 20% -40%, 40% -60%, 60% -80%, 80% -90% and over 90%. Farther if a reference value is given, z. B. the residence time in the climate change chamber, the route or the journey time.
Hierbei variiert in der Regel die mindestens eine Kenngröße für die Belastung. Gemessen wird, zu welchem Anteil n_p(1) die Belastungs-Kenngröße im ersten Vorab-Versuch einen Wert im Teilbereich Tb_p (p = 1, ..., k) annimmt. Die Anteile werden auf die Bezugsgröße bezogen. Ein Anteil n_5(1) von 23% bedeutet, daß die Belastungs-Kenngröße sich im ersten Vorab-Versuch über 23% der gesamten Fahrtstrecke oder Fahrtzeit im Teilbereich Tb_5 befand. Beispielsweise lag die relative Luftfeuchtigkeit über 23% der Fahrtstrecke im Bereich Tb_5 zwischen 80% und 90%. Somit wird ein Belastungs-Kollektiv ermittelt, denen die Bauteile im ersten Vorab-Versuch unterzogen werden.in this connection As a rule, the at least one parameter for the load varies. It is measured to what proportion n_p (1) is the load parameter in the first preliminary test assumes a value in the subregion Tb_p (p = 1,..., k). The shares are related to the reference value. A proportion n_5 (1) of 23% means that the load characteristic is in the first preliminary attempt over 23% of the total travel distance or travel time in subarea Tb_5 was. For example, the relative humidity was over 23% the distance in the range Tb_5 between 80% and 90%. Thus, will determined a load collective to which the components in the first pre-trial be subjected.
Bei zwei Belastungs-Kenngrößen wird entsprechen ein Anteil n_p,q(1) gemessen, zu dem die erste Belastungs-Kenngröße Kg_a einen Wert im Teilbereich Tb_p(a) und die zweite Belastungs-Kenngröße Kg_b einen Wert im Teilbereich Tb_q(b) aufweist.at becomes two load characteristics correspond to a proportion n_p, q (1) measured, to which the first load characteristic Kg_a a Value in subsection Tb_p (a) and the second load characteristic Kg_b a Value in subregion Tb_q (b).
Entsprechend wird gemessen, zu welchem Anteil n_p(2) (p = 1, ..., k) die Belastungs-Kenngröße im zweiten Vorab-Versuch einen Wert im Teilbereich Tb_p annimmt.Corresponding is measured, to which proportion n_p (2) (p = 1, ..., k) the load characteristic in the second Pre-trial adopts a value in subsection Tb_p.
Weiterhin wird eine Kenngröße für die Degradation des Bauteils vorgegeben oder ermittelt. Der Verschleiß, der am Bauteil aufgrund der Belastung auftritt, oder die am Bauteil auftretende Spannung sind Beispiele für diese Kenngröße.Farther becomes a parameter for the degradation specified or determined the component. The wear on the Component occurs due to the load, or occurring on the component Tension are examples of this characteristic.
Weiterhin wird ein durchschnittlicher Wert d_p (p = 1, ..., k) für die Degradation des Bauteils gemessen oder aufgrund eines Degradationsmodells berechnet. Dieser Wert d_p ist die Degradation, die durchschnittlich dann auftritt, wenn die Belastungs-Kenngröße einen Wert im Bereich Tb_p (p = 1, ..., k) hat. Beispielsweise ist d_5 die durchschnittliche Korrosion eines bestimmten Bauteils bei einer relativen Luftfeuchtigkeit zwischen 80% und 90%. Diese Werte d_p (p = 1, ..., k) sind während des eigentlichen Versuchs und während der Benutzung dieselben, sie gelten also für jeden einzelnen Versuch sowie für die Benutzung. Diese Degradation kann z. B. ein Maß für die relative Degradation sein.Furthermore, an average value d_p (p = 1,..., K) for the degradation of the component is measured or calculated on the basis of a degradation model. This value d_p is the degradation that occurs on average when the load parameter has a value in the range Tb_p (p = 1,..., K). For example, d_5 is the average corrosion of a given component at a relative humidity of between 80% and 90%. These values d_p (p = 1, ..., k) are during the actual experiment and during the loading Use the same, so they apply to each individual experiment and for use. This degradation can z. B. be a measure of the relative degradation.
Die entsprechenden Messungen und/oder Berechnungen für dieselbe Degradation-Kenngröße, dieselbe mindestens eine Belastungs-Kenngröße und dieselbe Bezugsgröße werden in einem zweiten Vorab-Versuch durchgeführt. Im zweiten Vorab-Versuch wird das Bauteil der Belastung während der Benutzung ausgesetzt. Im eigentlichen Versuch und auch im ersten Vorab-Versuch wird beispielsweise der Lkw über eine wesentlich größere Fahrtstrecke oder Fahrtzeit in hohen Motordrehzahlen gefahren als in der Benutzung und auch im zweiten Vorab-Versuch oder während einer erheblich längeren zeit einer hohen Luftfeuchtigkeit ausgesetzt.The corresponding measurements and / or calculations for the same degradation characteristic, the same be at least one load characteristic and the same reference carried out in a second preliminary experiment. In the second preliminary attempt the component becomes stress during exposed to use. In the actual experiment and also in the first one Pre-trial will for example, the truck over a much longer journey or driving time in high engine speeds than in use and also in the second preliminary attempt or while a considerably longer one Time exposed to high humidity.
Die Degradation D1 im ersten Vorab-Versuch wird vorzugsweise gemäß folgender Rechenvorschrift berechnet: The degradation D1 in the first preliminary test is preferably calculated according to the following calculation rule:
Entsprechend wird die Degradation D2 im zweiten Vorab-Versuch vorzugsweise gemäß folgender Rechenvorschrift berechnet: Accordingly, the degradation D2 in the second preliminary test is preferably calculated according to the following calculation rule:
Der Raffungsfaktor r wird dann gemäß der Rechenvorschrift berechnet.The gathering factor r is then calculated according to the calculation rule calculated.
Der Raffungsfaktor r hängt von der Bauteil-Fehlerart-Kombination ab, kann also von Kombination zu Kombination variieren. Er kann auch von Einzelversuch zu Einzelversuch variieren. Sei n die Anzahl der Einzelversuche, sei m die Anzahl der ausgewählten Bauteil-Fehlerart-Kombinationen. Dann wird mit r[i,j] der Raffungsfaktor für den i-ten Einzelversuch (i = 1, ..., n) und die j-te ausgewählte Kombination (j = 1, ..., m).Of the Raff factor r depends from the component fault type combination so it can vary from combination to combination. He can also vary from single trial to single trial. Let n be the number of the individual tests, let m be the number of selected component-fault type combinations. Then, with r [i, j], the convolution factor for the ith individual test (i = 1, ..., n) and the jth selected Combination (j = 1, ..., m).
Vorzugsweise wird die Zuverlässigkeit eines Bauteils bezogen auf eine Fehlerart mit Hilfe der Fehlerquote angegeben. Diese Fehlerquote wird auf einen vorgegebenen Betrachtungszeitraum, z. B. ein Jahr, bezogen und in fehlerhaften Bauteilen pro eine Millionen Bauteilen („parts per million", ppm) angegeben. Eine Fehlerquote von 100 ppm pro Jahr bedeutet, daß im Mittel an 100 von 1 Millionen typgleichen Bauteilen, die sich gleichzeitig im Einsatz befinden, binnen eines Jahres ein Fehler der Fehlerart auftritt.Preferably becomes the reliability of a component related to a fault type with the help of the error rate specified. This error rate is set to a specified period, z. As a year, and in defective components per one million Components ("parts per million, ppm) specified. An error rate of 100 ppm per year means that on average to 100 of 1 million identical components that are simultaneously are in use within one year, an error of the type of error occurs.
Die Fehlerquote hängt wie folgt mit der Fahrtstrecke, die bis zum Auftreten eines Fehlers im Durchschnitt zurückgelegt wird, zusammen: The error rate is related as follows to the distance traveled until an error occurs on average:
Hierbei bezeichnet dist_a die durchschnittliche Fahrtstrecke in [km], die ein Lkw im Betrachtungszeitraum 1 Jahr zurücklegt, und MTTF („mean time to failures") die mittlere Fahrtstrecke in [km] bis zum Auftreten eines Fehlers. Die Kenngröße MTTF hängt von der Bauteil-Fehlerart-Kombination ab, daher wird die Bezeichnung MTTF[j] für den MTTF-Wert der j-ten Kombination verwendet.in this connection dist_a denotes the average distance traveled in [km], the a lorry covers 1 year during the period under consideration, and MTTF ("mean time to failures ") mean travel distance in [km] until an error occurs. The Characteristic MTTF depends on the component-fault type combination, hence the name MTTF [j] for used the MTTF value of the jth combination.
Als Maß für die Zuverlässigkeit läßt sich auch direkt die mittlere Fahrtstrecke MTTF verwenden.When Measure of reliability let yourself also directly use the middle route MTTF.
Vorzugsweise werden eine erste Größe, welche die Belastung des Produkts während seiner Benutzung kennzeichnet, sowie eine zweite Größe, welche die Belastung des Produkts während des Versuchs kennzeichnet, verwendet. In diesem Ausführungsbeispiel wird als erste Größe die während der Benutzung zurückgelegte Fahrtstrecke in [km] verwendet. Diese Fahrtstrecke ist in der Benutzung des Bauteils die Fahrtstrecke, die der Lkw mit dem Bauteil zurücklegt.Preferably, a first quantity indicative of the load of the product during its use and a second size indicative of the load of the product during the trial are used. In this embodiment, the first size used is the distance traveled during use in [km]. This route is in the use of the component the route, which the truck covers with the component.
Als zweite Größe wird in diesem Beispiel in den meisten Einzelversuchen die Fahrtstrecke verwendet, die – je nach Ausgestaltung des Einzelversuchs – der Lkw zurücklegt oder die auf dem Prüfstand oder in der Simulation nachgebildet wird. In einigen Einzelversuchen wird die Anzahl der Lastwechsel als zweite Größe verwendet.When second size becomes in this example, in most individual experiments, the route used that - ever after design of the individual test - the truck travels or the on trial or simulated in the simulation. In some individual experiments the number of load changes is used as second size.
Der Raffungsfaktor ist in dieser Ausgestaltung der Quotient aus
- – der Belastung während des Versuchs, gekennzeichnet durch die zweite Größe, und
- – der Belastung während der Benutzung, gekennzeichnet durch die erste Größe.
- The load during the test, characterized by the second size, and
- - the load during use, characterized by the first size.
Beispielsweise werden folgende Raffungsfaktoren für die Bauteil-Fehlerart-Kombination „Schalldämpfer verursacht Geräusche" berechnet:
- – Ein Schlechtweg-km, das ist ein km Fahrtstrecke auf einer Fahrbahn mit hoher Schwingungsanragung, entspricht 50 Äquivalent-km. Als Raffungsfaktor r wurde also r = 50 ermittelt.
- – Ein km im Dauerlauf entspricht einem km während der späteren Benutzung, also ist r = 1.
- – Für die Versuchsfahrten, die unter denselben Bedingungen wie die spätere Benutzung durchgeführt werden, gilt ebenfalls r = 1.
- – Für den Prüfstandslauf mit der Anzahl Lastwechsel als der zweiten Größe wird ein Raffungsfaktor r von 5 Äquivalent-km pro Lastwechsel ermittelt.
- - One bad-km, which is one kilometer of driving on a high-vibration track, equals 50 equivalent km. The rapping factor r was r = 50.
- - One kilometer in continuous running corresponds to one kilometer during later use, so r = 1.
- - For the test runs carried out under the same conditions as the later use, r = 1 also applies.
- - For the test bench run with the number of load changes as the second size, a recovery factor r of 5 equivalent km per load change is determined.
Im i-ten Einzelversuch wird mit dem Bauteil der j-ten Bauteil-Fehlerart-Kombination bis zu einem Zeitpunkt τ die Fahrtstrecke dist[i,j](τ) zurückgelegt (i = 1, ..., n). Die Belastung im Versuch über die Fahrtstrecke dist[i,j](τ) entspricht für die j-te Bauteil-Fehlerart-Kombination einer äquivalenten Belastung dist_ä[i,j](τ) = dist[i,j](τ)·r[i,j] während der Benutzung. Die gesamte Belastung im Versuch entspricht daher einer Äquivalent-Fahrtstrecke dist_ges_ä[j](τ) bis zum Zeitpunkt τ während der Benutzung des Bauteils der j-ten Kombination. Diese Äquivalent-Fahrtstrecke wird gemäß der Rechenvorschrift berechnet.In the i-th individual test, the travel distance dist [i, j] (τ) is covered by the component of the j-th component-fault type combination up to a point in time τ (i = 1,..., N). The load in the test over the distance dist [i, j] (τ) for the jth component-error type combination corresponds to an equivalent load dist_a [i, j] (τ) = dist [i, j] (τ) r [i, j] during use. The total load in the experiment therefore corresponds to an equivalent distance dist_ges_ä [j] (τ) until the time τ during the use of the component of the jth combination. This equivalent distance is calculated according to the calculation rule calculated.
Als erste Größe läßt sich anstelle der Fahrtstrecke beispielsweise die Anzahl von Ereignisse verwenden, die während der Benutzung des Bauteils aufgetreten sind, die eine Degradation des Bauteils bewirken und die daher einen Fehler der Fehlerart hervorrufen können. Derartige Ereignisse sind z. B. Schwingungsvorgänge, Ein- und Abstellvorgänge, Lastwechsel, Anzahl Klimawechsel, das Auftreten von Temperaturspitzen oder der Kontakt des Bauteils mit ätzenden, korrodierenden oder extrem heißen oder kalten Flüssigkeiten.When first size can be For example, instead of the route, the number of events use that during the use of the component have occurred, which is a degradation cause the component and therefore cause an error of the type of error can. Such events are z. B. vibration processes, inputs and Abstellvorgänge, load changes, Number of climatic changes, the occurrence of temperature peaks or the Contact of the component with corrosive, corrosive or extremely hot or cold liquids.
Als zweite Größe läßt sich entsprechend die Anzahl von Ereignissen im eigentlichen Versuch verwenden.When second size can be according to the number of events in the actual attempt use.
Während des Versuchs wird gemessen oder sonstwie ermittelt, wie viele Fehler welcher Fehlerarten an den getesteten Bauteilen auftreten. Hierbei werden die ermittelten Anzahlen von Fehlern einer Fehlerart addiert. Mit f_ges[j](τ) wird die gesamte Anzahl aller Fehler der Fehlerart der j-ten Kombination bezeichnet, die bis zum Zeitpunkt τ insgesamt an allen Exemplaren des Bauteils der j-ten Kombination aufgetreten sind, also summiert über alle n Einzelversuche.During the Trial is measured or otherwise determined, how many errors which types of errors occur on the tested components. in this connection the calculated numbers of errors are added to a type of error. With f_ges [j] (τ) becomes the total number of all errors of the error type of the jth combination denoted by the time τ in total on all copies of the component of the jth combination, that is, summed over all n individual tests.
Das Verfahren wird im Ausführungsbeispiel für jede Bauteil-Fehlerart-Kombination wiederholt angewendet. Jede Anwendung findet zu einem ersten Zeitpunkt τ1 statt. Dieser Zeitpunkt τ1 fungiert als der erste Zeitpunkt der Patentansprüche. Wie oben dargelegt, waren die getesteten Bauteile bis zum Zeitpunkt τ1 insgesamt einer Belastung ausgesetzt, die einer Äquivalent-Fahrtstrecke von dist_ges_ä[j](τ1) entspricht. Der erste Zeitpunkt τ1 liegt beispielsweise in der ersten Hälfte der Zeitspanne, über den sich der Versuch erstreckt.The Method is used in the embodiment for every Component-fault-combination repeatedly applied. Each application takes place at a first time τ1. This time τ1 acts as the first date of the claims. As stated above, were the tested components up to the time τ1 total of a load exposed to an equivalent driving route of dist_ges_ä [j] (τ1). The first time τ1 for example, in the first half of the period over which the experiment extends.
Mit f_ges[j](τ2;τ1) wird die gesamte Anzahl aller Fehler der Fehlerart der j-ten Kombination bezeichnet, die gemäß einer Vorhersage im Zeitraum von τ1 bis τ2 erwartet werden.With f_ges [j] (τ2; τ1) becomes the total number of all errors of the error type of the jth combination designated according to a Prediction in the period of τ1 expected to τ2 become.
In einem Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß zwischen den Zeitpunkten τ1 und τ2 kein Fehler der Fehlerart eintritt, daß also f_ges[j](τ2;τ1) = 0 gilt. Diese Annahme wird getroffen, um eine Vorhersage der Zuverlässigkeit für den Fall, daß keine Fehler auftreten, zu ermöglichen.In an embodiment It is assumed that between the times τ1 and τ2 no error the type of error occurs, that is f_ges [j] (τ2; τ1) = 0. This assumption is made to predict the reliability for the Case, that no Errors occur.
In einer anderen Ausführungsform wird zunächst abhängig von der geplanten Belastung der Zuwachs der Degradation des Bauteils im Zeitraum zwischen τ1 und τ2 vorhergesagt. Diese geplante Belastung ist in diesem Beispiel abhängig von der Äquivalent-Fahrtstrecke oder einer anderen Belastungs-Kenngröße. Abhängig von diesem Degradations-Zuwachs wird vorhergesagt, wie viele Fehler im Zeitraum zwischen τ1 und τ2 auftreten werden. Für beide Vorhersagen werden vorzugsweise Modelle verwendet. Das erste Modell beschreibt den Zusammenhang zwischen der Belastung und der Degradation, das zweite Modell den Zusammenhang zwischen dem Auftreten von Fehlern und der Degradation.In another embodiment will be first dependent from the planned load the increase in the degradation of the component in the period between τ1 and τ2 predicted. This planned load is dependent on in this example the equivalent route or another load characteristic. Depending on this degradation increase is predicted how many mistakes in the period between τ1 and τ2 occur become. For both predictions are preferably models used. The first Model describes the relationship between the load and the Degradation, the second model the relationship between the occurrence of mistakes and degradation.
Berechnet
wird jeweils ein Vorhersagewert für die Zuverlässigkeit,
die bei Fortsetzung des Versuchs bis zu mehreren zweiten Zeitpunkten
erreicht wird. Sei τ2
ein solcher Zeitpunkt. Vorgegeben und für die Vorhersage verwendet
wird für
jeden der n Einzelversuche die Soll-Belastung, der das jeweilige Bauteil
vom Zeitpunkt τ1
an bis zum Zeitpunkt τ2
ausgesetzt sein wird. τ1
ist vorzugsweise der aktuelle Zeitpunkt, τ2 ein variabler Zeitpunkt in
der Zukunft. In diesem Ausführungsbeispiel
ist dies eine geplante Äquivalent-Fahrtstrecke von
dist_plan[i,j](τ2;τ1) für den i-ten Einzelversuch
(i = 1, ..., n). Falls also in allen Einzelversuchen die tatsächlich bis
zum Zeitpunkt τ2
zurückgelegte
Fahrtstrecke der Planung zum Zeitpunkt τ1 entspricht, so gilt für i = 1, ...,
n und j = 1, ..., m:
Für die Äquivalent-Fahrtstrecke
dist_ä gilt
entsprechend:
In
einer Ausgestaltung wird ein Ansteigen der zurückgelegten Fahrtstrecke proportional
zur verstrichenen Zeit unterstellt. Demnach wird dist_plan_ä[i,j](τ2;τ1) gemäß der Rechenvorschrift
Mit dist_plan[i,j](τ2;τ1) wird die tatsächliche Fahrtstrecke im i-ten Versuch für die j-te Kombination bezeichnet. Mit dist_plan_ges_ä[j](τ2;τ1) wird die Äquivalent-Fahrtstrecke bezeichnet, die gemäß der Planung im Zeitraum von τ1 bis τ2 in allen Einzelversuchen für die j-te Kombination zurückgelegt wird (j = 1, ..., m). Diese gesamte Äquivalent-Fahrtstrecke wird gemäß der Rechenvorschrift berechnet.With dist_plan [i, j] (τ2; τ1), the actual travel distance in the ith attempt is called the jth combination. By dist_plan_ges_j [j] (τ2; τ1) is meant the equivalent travel distance which, according to the planning, is covered in the time interval from τ1 to τ2 in all individual tests for the jth combination (j = 1, ..., m). This entire equivalent distance is calculated according to the calculation rule calculated.
Die
gesamte Äquivalent-Fahrtstrecke
dist_ges_ä[j](τ2), die zurückgelegt
wurde und gemäß der Planung
bis zum Zeitpunkt τ2
zurückgelegt
werden wird, beträgt
demnach
Das Fehlerverhalten eines Bauteils wird vorzugsweise durch ein parametrisches Fehlerauftrittsmodell, beispielsweise durch eine Weibull-Verteilung, statistisch beschrieben. Die Weibull-Verteilung wurde erstmals in W. Weibull: „A Statistical Distribution of Wide Applicability", J. Appl. Mechanics, Vol. 18 (1951), pp. 293–297 vorgestellt. Sie wird eingehend in R. A. Abernethy: „The New Weibull Handbook", 4th ed., 2000, beschrieben.The error behavior of a component is preferably determined by a parametric error occurrence model, for example, by a Weibull distribution, described statistically. The Weibull distribution was first introduced in W. Weibull: "A Statistical Distribution of Wide Applicability," J. Appl. Mechanics, Vol. 18 (1951), pp. 293-297, which is detailed in RA Abernethy: "The New Weibull Handbook ", 4th ed., 2000.
Sie weist eine von den beiden Parametern λ und β abhängende Verteilungsfunktion F(τ) = F[α,β](τ) = 1 – exp[(–λ·τ)β] auf. Hierbei legen der Parameter λ die Fehlerrate und der Parameter β („slope") die Form der Verteilungsfunktion fest. Die Wahrscheinlichkeit, daß an einem Bauteil bis zum Zeitpunkt τ ein Fehler einer bestimmten Fehlerart aufgetreten ist, beträgt gerade F(τ). Die Fehlerquote bezogen auf ein Jahr und eine Fehlerart beträgt also F(1 Jahr). Die MTTF einer Weibull-Verteilung beträgt MTTF = 1 / λ·Γ(1 + 1 / β). Hierbei bezeichnet Γ(x) den Wert der Gamma-Funktion an der Stelle x, und es gilt für jede natürliche Zahl n: It has a distribution function F (τ) = F [α, β] (τ) = 1 - exp [(- λ · τ) β ] which depends on the two parameters λ and β. Here, the parameter λ defines the error rate and the parameter β ("slope") the form of the distribution function The probability that an error of a specific type of error has occurred at a component up to the time τ is just F (τ) Thus, for a year and one type of error, F (1 year) is F. The MTTF of a Weibull distribution is MTTF = 1 / λ * Γ (1 + 1 / β), where Γ (x) indicates the value of the gamma function the position x, and it holds for every natural number n:
Falls β = 1 ist, geht die Weibull-Verteilung in die Exponential-Verteilung über. Diese hat die Verteilungsfunktion F(τ) = F[λ](τ) = 1 – exp [–(λ·τ) ] mit zeitlich konstanter Fehlerrate λ > 0.If β = 1, the Weibull distribution goes into the exponential distribution. These has the distribution function F (τ) = F [λ] (τ) = 1 - exp [- (λ · τ)] with temporal constant error rate λ> 0.
In einer Ausführungsform wird eine zeitlich konstante Fehlerrate λ[j] für die j-te Kombination vorausgesetzt und als Fehlerauftretensmodell die Exponentialverteilung verwendet. Vorzugsweise wird dann ein zeitabhängiger Schätzwert MTTF'[j](τ2;τ1) für die Kenngröße MTTF[j] gemäß der Rechenvorschrift berechnet. Wie oben erwähnt, ist f_ges[j](τ1) die gesamte Anzahl aller Fehler der j-ten Bauteil-Fehlerart-Kombination, die bis zum Zeitpunkt τ1 in allen Versuchen aufgetreten sind. Mit f_ges[j](τ2;τ1) wird die gesamte Anzahl aller Fehler der j-ten Kombination bezeichnet, die gemäß der Vorhersage im Zeitraum von τ1 bis τ2 auftreten werden. Der Nenner kann nie gleich Null werden.In one embodiment, a time constant error rate λ [j] is assumed for the jth combination and the exponential distribution is used as the error occurrence model. Preferably, then a time-dependent estimated value MTTF '[j] (τ2, τ1) for the parameter MTTF [j] according to the calculation rule calculated. As mentioned above, f_ges [j] (τ1) is the total number of all errors of the j-th component-error-type combination that have occurred in all trials up to the time τ1. By f_ges [j] (τ2; τ1), the total number of all errors of the jth combination that will occur according to the prediction in the period from τ1 to τ2 will be designated. The denominator can never be zero.
Für die zeitlich konstante Fehlerrate λ[j] wird ein von den beiden Zeitpunkten τ1 und τ2 abhängender Schätzwert λ'[j](τ2;τ1) berechnet, und zwar gemäß der Rechenvorschrift For the temporally constant error rate λ [j], an estimate λ '[j] (τ2; τ1) dependent on the two times τ1 and τ2 is calculated, in accordance with the calculation rule
Wie
oben dargelegt, wird die Zuverlässigkeit
mit Hilfe der Verteilungsfunktion F(t) vorhergesagt. Als Maß für die Zuverlässigkeit
bezogen auf die j-te Bauteil-Fehlerart-Kombination wird eine Versagens-Wahrscheinlichkeit
U[j] = U[j](τ2;dist_a,τ1) vorhergesagt,
und zwar gemäß der Rechenvorschrift
Zum Zeitpunkt τ1 wird also vorhergesagt, daß eine Fehlereintritts-Wahrscheinlichkeit bezüglich einer jährlichen Fahrtstrecke von dist_a zum Zeitpunkt τ2 erreichbar sein wird, die U[j](τ2; dist_a,τ1) beträgt.To the Time τ1 is therefore predicted that a Incident probability with respect to an annual Distance from dist_a at time τ2 will be achievable, the U [j] (τ2; dist_a, τ1) is.
Vorzugsweise wird dieses Verfahren jeweils einmal für jede der m Bauteil-Fehlerart-Kombinationen durchgeführt. Zum Zeitpunkt τ1 werden dadurch m Vorhersagen U[j](τ2;dist_a,τ1) (j = 1, ..., m) generiert. Diese m Vorhersagen lassen sich miteinander vergleichen. Dadurch kann zum Zeitpunkt τ1 herausgefunden werden, welche Bauteil-Fehlerart-Kombination zum Zeitpunkt τ2 eine geringe vorhergesagte Zuverlässigkeit aufweisen wird. Bereits zum Zeitpunkt τ1 ist es möglich, den Prüfplan zu ändern und diese Kombination eingehender zu testen. Möglich ist auch, entgegen der ursprünglichen Planung einzelne Versuche nicht durchzuführen, wenn die geforderte Zuverlässigkeit auch ohne diese einzelnen Versuche nachgewiesen werden wird. Dadurch spart das Verfahren Versuche und damit Zeit ein.Preferably For example, this procedure is performed once for each of the m device-fault type combinations. To the Time τ1 are thereby generated in the forecasts U [j] (τ2; dist_a, τ1) (j = 1, ..., m). These m predictions can be compared. Thereby can at time τ1 be found out which component-fault type combination for Time τ2 will have low predicted reliability. Already at the time τ1 Is it possible, the test plan to change and to test this combination in more detail. It is also possible, contrary to original Planning not to perform individual tests if the required reliability even without these individual experiments will be demonstrated. Thereby saves the procedure attempts and thus time.
In einer ersten alternativen Ausführungsform wird für eine Schätzung eine maximale Irrtums-Wahrscheinlichkeit α, die zwischen 0 und 1 und demnach zwischen 0% und 100% liegt, vorgegeben. Gängige Werte für α sind 0,1 oder 0,05 oder 0,01, also 10%, 5% oder 1%. Das Konfidenzniveau 1 – α bezeichnet die statistische Sicherheit, mit der die Zuverlässigkeit vorhergesagt wird.In a first alternative embodiment is for an estimate a maximum error probability α between 0 and 1 and therefore between 0% and 100%. Common values for α are 0.1 or 0.05 or 0.01, ie 10%, 5% or 1%. The confidence level 1 - α denotes the statistical security with which reliability is predicted.
Falls bis zum Zeitpunkt τ1 keine Fehler der Fehlerart auftreten und vorhergesagt wird, daß bis zum Zeitpunkt τ2 ebenfalls keine Fehler auftreten werden, so wird in der ersten alternativen Ausführungsform eine Exponentialverteilung als Fehlerauftrittsmodell zugrunde gelegt. Vorzugsweise wird weiterhin β = 1 angenommen. Eine vom Konfidenzniveau 1 – α abhängende untere Schranke MTTF'[j](τ2; α,τ1) für den MTTF-Wert MTTF[j] wird gemäß der Rechenvorschrift berechnet.If no errors of the type of error occur up to the time τ1 and it is predicted that no errors will also occur by the time τ2, an exponential distribution is used as the error occurrence model in the first alternative embodiment. Preferably, furthermore, β = 1 is assumed men. A lower bound MTTF '[j] (τ2; α, τ1) for the MTTF value MTTF [j] which depends on the confidence level 1-α is calculated according to the calculation rule calculated.
Falls bis zum Zeitpunkt τ1 f_ges[j](τ1) Fehler aufgetreten sind oder falls vorhergesagt wird, daß im Zeitraum von τ1 bis τ2 f_ges[j](τ2;τ1) Fehler auftreten werden, so wird ein nicht von α abhängender Schätzwert MTTF'[j](τ2;τ1) gemäß der Rechenvorschrift berechnet. Genau wie in der obigen Ausführungsform wird hieraus ein Schätzwert λ'[j](τ2;τ1) für die zeitlich konstante Fehlerrate λ[j] berechnet. Mit Hilfe des Schätzwerts für die Fehlerrate wird ein Schätzwert für die erreichbare Zuverlässigkeit bestimmt. In einer zweiten alternativen Ausführungsform wird anstelle der Exponentialverteilung eine Weibull-Verteilung verwendet. Der Formparameter β wird als bekannt vorausgesetzt. In den folgenden Rechenvorschriften werden die einzelnen Äquivalent-Fahrstrecken der n Einzelversuche verwendet. Mit dist_ä[i,j](τ) wird die Äquivalent-Fahrstrecke für die j-te Kombination bezeichnet, die im i-ten Einzelversuch bis zum Zeitpunkt τ zurückgelegt wurde (i = 1, ..., n; j = 1, ..., m).If errors have occurred up to the time τ1 f_ges [j] (τ1) or if it is predicted that errors will occur in the period from τ1 to τ2 f_ges [j] (τ2; τ1), then a non-α dependent estimate MTTF ' [j] (τ2; τ1) according to the calculation rule calculated. As in the above embodiment, an estimated value λ '[j] (τ2; τ1) for the time constant error rate λ [j] is calculated therefrom. Using the estimate of the error rate, an estimate of the achievable reliability is determined. In a second alternative embodiment, a Weibull distribution is used instead of the exponential distribution. The shape parameter β is assumed to be known. The following calculation rules use the individual equivalent routes of the n individual tests. With dist_ä [i, j] (τ) is the equivalent distance for the j-th combination, which was covered in the i-th individual experiment until the time τ (i = 1, ..., n; j = 1, ..., m).
Falls bis zum Zeitpunkt τ1 keine Fehler auftreten, so wird in der zweiten alternativen Ausführungsform eine untere Schranke MTTF'[j](α,τ2;τ1) für den MTTF-Wert MTTF[j] gemäß der Rechenvorschrift berechnet Ein einseitiges Konfidenzintervall für eine Weibull-Verteilung wird in R. A. Abernethy, a.a.O., Kapitel E-2, beschrieben.If no errors occur by the time τ1, in the second alternative embodiment, a lower bound MTTF '[j] (α, τ2; τ1) for the MTTF value MTTF [j] is calculated according to the calculation rule A one-tailed confidence interval for a Weibull distribution is described in RA Abernethy, loc. cit., chapter E-2.
Falls bis zum Zeitpunkt τ1 f_ges[j](τ1) Fehler aufgetreten sind und f_ges[j](τ2;τ1) Fehler im Zeitraum von τ1 bis τ2 vorhergesagt werden, so wird ein nicht von α abhängender Schätzwert MTTF'[j](τ2;τ1) für den MTTF-Wert MTTF[j] gemäß der Rechenvorschrift berechnet. Ein Schätzwert für die Weibull-Verteilung wird ebenfalls in R. A. Abernethy, a.a.O., Kapitel E-2, beschrieben.If f_ges [j] (τ1) errors have occurred by the time τ1 and f_ges [j] (τ2; τ1) errors are predicted in the period from τ1 to τ2, an estimate α MTTF '[j] (τ2 ; τ1) for the MTTF value MTTF [j] according to the calculation rule calculated. An estimate of the Weibull distribution is also described in RA Abernethy, loc. Cit., Chapter E-2.
In den folgenden Berechnungen ist für jede der m Bauteil-Fehlerart-Kombinationen eine geforderte Zuverlässigkeit nachzuweisen. Diese Zuverlässigkeit ist in Form einer geforderten maximalen Fehlerquote nachzuweisen. Die geforderte maximale Fehlerquote beträgt in diesem Beispiel für die Kombination „Schalldämpfer-Gehäuse sichtbar korrodiert" 150.000 ppm pro Jahr. Von 1 Million Schalldämpfer-Gehäusen dürfen bei einer durchschnittlichen Fahrtstrecke dist_a pro Jahr also maximal 150.000 Gehäuse pro Jahr sichtbar korrodiert sein.In the following calculations is for each of the m component fault type combinations a required reliability demonstrated. This reliability is to be proven in the form of a required maximum error rate. The required maximum error rate in this example is visible for the combination "silencer housing corroded "150,000 ppm per year. Of 1 million muffler housings allowed at an average Travel distance dist_a per year so a maximum of 150,000 cases per Be visibly corroded during the year.
Die
geforderten sowie die in
Auf
der x-Achse der Diagramme von
Auf
der y-Achse der Diagramme von
In
Daher wird das Versuchsprogramm dergestalt abgeändert, daß sich die Äquivalent-Fahrtstrecke erhöhen wird. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, daß geplant wird, die tatsächliche Fahrtstrecke während des Versuchs zu erhöhen.Therefore the experimental program will be modified so that the equivalent distance will increase. This is achieved, for example, by planning the actual one Driving distance during the Attempt to increase.
In
Für den Oktober
2005, vor den beiden Fehlern, wurde eine Fehlerquote von 500.000
ppm/Jahr vorhergesagt. Für
den November 2005, also nach Auftreten der beiden Fehler, wurde
eine erhöhte
Fehlerquote von ca. 660.000 ppm/Jahr vorhergesagt. Die vorhergesagte
Fehlerquote liegt auch in den Folgemonaten deutlich über der
von
Liste der verwendeten Bezugszeichen und Symbole List of used reference signs and symbols
Claims (15)
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